[摘要] 学习记忆包括信息的获得、存储和再现三个过程，在获得信息时能形成良好的提取线索、避开干扰现象、成功提取已存储的信息是提高学习记忆效果的重要保证。本文从学习记忆神经科学机制的角度，以药理学课程中的教学难点药物跨膜转运为例，探讨运用大脑学习记忆的神经科学机制以提高药理学教学质量的方法。在药理学教学过程中，运用学习记忆神经科学机制，把新知识（新信息）与原有信息及新信息之间相互联系，整合片段化信息以形成良好的提取线索，有效避免干扰，获得最佳的学习记忆效果，可帮助学生提高学习效率，值得在药理学及其他课程教学中推广应用。
[关键词] 学习；记忆；获得；干扰；再现；药理学
[中图分类号] R96-4 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2018）04（a）-0139-03
[Abstract] The learning and memory includes three processes， which are the gain， storage， recall of information. The important guarantee of improving the effects of learning and memory is that get out the stored information successfully by avoiding interference phenomenon， which depends on whether the information has been encoded with a favorable clue or not. From the view of neuroscience mechanism of learning and memory， taking the difficult teaching point drug transmembrane transport in pharmacology course as example， this paper discusses the method of applying the neuroscience mechanism of learning and memory to improve teaching quality of pharmacology. In the teaching of pharmacology， application of neuroscience mechanism of learning and memory can connect new knowledge （new information） with original information and within new information， integrate fragmented information to form a desired memory cues， avoid interference effectively， get the best learning and memory effect， and help students to improve learning efficiency， which is worthy of promotion and application in the teaching of pharmacology and other courses.
[Key words] Learning； Memory； Coding； Interference； Recall； Pharmacology
藥理学是医药院校本、专科各专业学生的必修专业基础课程，由于课程涉及的药物多，药物作用机制复杂，信息量大，存在大量多学科知识交叉的现象，导致学生理解及记忆困难，影响学习效果。本文结合笔者的药理学教学实践，总结了利用学习记忆的神经科学机制帮助学生提高课程学习效果的方法。
1 学习记忆的神经科学机制
神经科学将学习记忆分为大脑对外界输入的信息进行编码、存储和提取的三个过程[1]：编码或获得（encoding/attention）是对新的刺激/应答关系及情景事件等的意识和收集，是一个新的信息被植入记忆地过程；存储或巩固（storage/consolidation）是有意识地记录和保持已获得信息的过程；提取或再现（retrieval/recall）是还原和表达已识记信息的过程。德国心理学家Ebbinghaus的记忆理论认为，只要通过不断地重复某些信息就可以获得对这些信息的记忆，即保持性复述（maintenance rehearsal）[2]，但事实上，学习记忆不是简单重复就能实现的，而必须遵循精细复述（elaborative rehearsal）[3]和组织（organization）[4]原则对信息进行加工处理。精细复述是要把正在学习的新内容和已有的基础知识关联起来进行学习，组织则是把正在学习的多个新知识相互联系起来，寻找其中的相关性及某些共同点进行学习。美国加洲大学伯克利分校的John F. Kihlstrom博士说，他永远记得一个同事的电话：256-4444，因为同事告诉他号码时提示：256等于4的4次方，因此，把正在获得的新信息与已知的背景知识关联，可大大提高学习记忆的效率。
信息的储存过程受时间依赖性原则的支配，Ebbinghaus的遗忘曲线表明，随时间的推移，储存的信息会逐渐减少，但神经心理学家普遍认为，从长时记忆的角度来说，信息一旦被大脑获得，就可以永久储存，遗忘的真正原因是其再现过程的失败。再现是对已储存信息的利用，它遵循Tulving的线索依存原则（cue-dependent principle）[5]，即人体可以将许多信息如语言背景、场景情节等一并编码、储存进入记忆，但事后能否重获这段信息的关键，取决于在获得信息时是否形成了有效的提取线索，这类似利用计算机查询需要输入关键词作为查询线索。正如John F. Kihlstrom博士指出的256=44是已有的知识背景，256等于4的4次方就是在编码时形成的一个良好的提取线索。在学习记忆过程中，若没有一个线索来对不同的信息进行编码，大量信息只是被简单的混合在一起，尤其这些信息又彼此相似时，就会出现干扰（也称为抑制）现象，即干扰悖论（paradox of interference）[6-7]，该论点认为，对某事物的知识点越多，重现其中某些特定信息就越困难，在神经科学中把这种现象称为tip-of-the-tongue phenomenon[8]，即冰山母语现象或舌尖现象，指人们可能知道某事件的答案，但却不能正确地表述出来，这其实是对所记忆的信息进行提取的失败。由此可见，在药理学的教学中，教会学生如何将新知识与已知信息关联，形成良好的提取线索，减少学习过程中的干扰现象，是帮助学生获得最佳学习记忆效果的有效途径。
2 学习记忆的神经科学机制在药物跨膜转运学习中的运用
体内物质或药物通过生物膜的过程称为跨膜转运。国内教材中有关药物跨膜转运的分类方式不尽相同。西医院校的《生理学》[9]教材将其分为单纯扩散、膜蛋白介导的跨膜转运及出胞和入胞3种方式；中医院校的《生理学》[10]教材将其分为被动转运和主动转运。西医院校的《药理学》[11]教材中分为非载体转运、载体转运、膜动转运；中医院校的《药理学》[12]教材则将其分为被动转运和主动转运。《生物药剂学与药物动力学》[13]一书中则分为被动转运、载体媒介、膜动转运。国外教科书中的分类也多种多样，日本《标准药理学》[14]教材中将其分为简单扩散、滤过、受体转运、通道转运、主动转运、胞饮6种方式；Mary J. Mycek将其分为被动扩散和主动转运[15]。由于各学科对相同知识点的分类方法不同，学生尽管在生理学等科目中已多次接触跨膜转运的内容，但在药理学学习中仍有许多学生对该概念理解不清，常出现主动、被动转运的分类及其特点错配的现象。从学习记忆神经科学的角度来说，这与不同课程的分类方式及概念界定不完全一致，造成学生对药物跨膜转运知识点学习的典型的干扰现象有关。通过对不同教材中药物跨膜转运的描述进行细读、比较之后，不难发现，尽管在分类及命名上有所差异，但各类教材中对药物的转运方式本质的诠释是一致的，即：①被动转运（passive transport），是药物自生物膜浓度高的一侧向浓度低的一侧扩散渗透，其特点为不需要载体，不消耗能量，無饱和现象，无竞争性抑制现象，具有这些全部或部分特点的转运方式包括：脂溶扩散（简单扩散），是药物通过脂质膜的被动扩散；膜孔扩散（滤过或水溶扩散），是分子量小、分子直径小于膜孔的水溶性或非极性物质，借助膜两侧的流体静压和渗透压差被水带到低压一侧的过程；易化扩散（也称载体转运）也顺浓度差，不消耗膜能量，但需载体或通道介导，存在饱和限速性和竞争机制。②主动转运（active transport），是药物从浓度较低的一侧转运到浓度较高的一侧，其特点为需要载体、消耗能量、有饱和现象和竞争抑制现象。各类教材的分类依据都是：是否顺浓度差？是否需要载体？是否需要耗能？其中，易化扩散既有被转运不需要耗能、顺浓度差转运的特点，又有主动转运需要载体、有竞争抑制和饱和现象的特点，按照常规的学习方法，需要记忆的知识点很多，彼此又很类似，如果没有一个相对简单有效的线索进行编码记忆，容易产生干扰现象，最终导致学生对主动、被动转运的概念混淆不清，教师通常会把这个责任归咎于学生在课后没有进行复习记忆，事实上，学习记忆不是简单记住大量支离破碎的信息，而应当把知识与知识、知识与经验相关联，将片段化的信息进行整合[16]，对所学习的内容进行重新组织加工，进行精细复述，这样才能达到好的记忆效果。
从利于学生学习记忆的角度，可将跨膜转运分类分为两类：载体转运（carrier transport）和非载体转运（non- carrier transport），学生容易出现干扰现象的是载体与非载体转运的内容：①载体转运，是跨膜蛋白在细胞膜的一侧与药物或生理物质结合后，发生构型改变，在细胞膜的另一侧将结合的内源性物质或药物释出，有饱和性，结构相似的药物可竞争同一载体，从而产生竞争性抑制现象，包括易化扩散和主动转运两种形式。②非载体转运：药物跨膜无需载体，不受饱和限速，无竞争抑制现象，包括简单扩散、滤过和膜动转运，但这一教学过程属于学习记忆中的语义知识[17]，尚不足以让学生形成良好的提取线索，学生对易化扩散、主动转运和脂溶扩散最容易混淆。为解决这个问题，可借助情景知识促进学习，刺激学生的听觉、视觉与相关的知识背景整合[18]，使大脑中的知识地图更加丰富、完善，从而形成良好的编码线索，比如采用类比配合图例进行讲解：药物转运就像上/下山运动，下山不耗能，可不/借助交通工具（载体）走路下山，非载体转运与之相似；也可借助交通工具上/下山，这就像载体转运，下山不需要耗能，但借助于自行车可以使下山更容易（易化扩散）；上山则需借助动力车，所以耗能（主动转运），以与类推，把正在学习的药物转运知识与学生熟悉的知识背景关联起来，以上/下山运动及交通工具为线索，通过视觉刺激结合熟悉的相关知识进行线索式信息的编码，重新整理教学内容，绘制图表等利于形成视觉表象，从记忆加工角度来说就是一种深层次的精细加工，这将有助于记忆内容的编码[19]。从学习记忆的组织原则来说，这种分类方法还可帮助学生理解及记忆后续的药物消除类型这一教学难点。药物消除类型包括：①一级动力学消除（恒比消除），即单位时间内按血药浓度的恒定比例进行消除。药物吸收、分布中被动转运方式（为非载体转运方式）均为此方式。②零级消除动力学消除（恒量消除），即单位时间内始终以一个恒定的数量进行消除，主动转运、易化扩散（为载体转运方式）按此方式进行。如果学生对前期的药物转运概念和特点混淆不清的话，很难记忆这两种药物消除方式，但如果将其与药物的载体/非载体跨膜转运知识背景相联系，这一学习过程就相对容易了，例如，恒比消除主要是简单扩散的药物的消除类型，因不需要载体，转运速度只与膜两侧的药物浓度差有关，所以这类药物按血药浓度的恒定比例进行消除；而恒量消除主要发生在主动转运、易化扩散这两种载体转运过程，载体是细胞膜蛋白，数量有限，当所有的载体都参与转运就达到了饱和，故在单位时间内能消除的药物量是恒定的，这就像一辆核载40座的车（即载体），每次只能运载40人，因此这辆车的运输速度（即药物的转运速度）与需要坐车的人数（即与药物浓度）没有关系。通过这样的整合，以载体/非载体转运为线索，把学习过程中的相关信息联系起来并进行整合，帮助学习记忆，使得药动学教学过程中的药物跨膜转运和药物消除类型两个难点相对容易记忆了。
3 小结
在教学活动中，老师教过不等于学生学会，若老师只管完成教，而忽略学生的学习效果，这样的教学是失败的。目前，欧美国家的教育改革和决策越来越倚重于神经科学的研究。日本文部科学省强调，教育学必须与脑科学结合，并以此为基础，制订了学校教育指导要领[20]。人脑有140亿个神经元，9000万个辅助细胞，能储存1000万亿信息单位，其记忆潜能尚有很大空间可挖掘利用，但这种潜能并非自然生成，需要利用科学的方法进行挖掘和培养[21]。如果教育工作者把记忆简单地默认为死记硬背，并把学生作为这一过程的主要责任对象，其教学效果将难以达到理想的教学目标，因此，教学过程必须有机结合学习记忆的神经科学基础，有效地组织教学内容，改善教学方式，达到记忆效果的最优化，方能取得更好的教学效果。
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