经验依赖性可塑性

经验依赖性可塑性是指神经网络根据经验、学习和使用而改变其结构和功能的能力。活动模式会调整突触强度并重塑连接，使大脑能够存储信息、适应不断变化的环境并在输入改变后进行重组。它贯穿生命始终，尽管其作用范围在发育早期最大。

Definition

经验依赖性可塑性是指神经系统根据生物体的经验，通过活动驱动的突触强度、连接和回路结构的改变，是学习、记忆和适应性重组的基础。

Scope

本主题涵盖活动和经验如何改变突触和回路：连接的增强和减弱、突触和树突的结构重塑，以及感觉经验如何塑造皮层图。它是一个基础科学参考条目，与关键期可塑性和康复驱动的恢复（它们有各自的条目）不同，但又相关。

Core questions

• 模式化的神经活动如何改变突触连接的强度？
• 经验如何重塑皮层图和回路结构？
• 终身经验依赖性可塑性与时间有限的关键期可塑性有何区别？
• 可塑性变化如何稳定以使学习持续存在？

Key concepts

• 突触可塑性
• 长时程增强和抑制
• 赫布可塑性
• 皮层图重组
• 树突和突触的结构可塑性
• 活动依赖性精修

Mechanisms

经验主要通过调整突触强度来改变回路：协调的突触前和突触后活动可以产生连接的长期增强（长时程增强）或减弱（长时程抑制），为学习提供细胞基础。这些变化伴随着结构重塑，包括树突棘和轴突树的生长、回缩和稳定。在发育过程中，这种活动依赖性过程会精修最初不精确的布线，因此存储经验的相同机制也首先有助于构建回路（Katz & Shatz, 1996）。当模式化活动改变时，例如在感觉剥夺中，皮层表征会重组，这表明皮层图是持续由输入塑造的（Wiesel & Hubel, 1963）。

Clinical relevance

经验依赖性可塑性是学习和康复导向疗法的生物学基础，其失调与多种神经和精神疾病有关。本条目描述该机制作为参考资料，不作为个体诊断或治疗的依据。

Evidence & guidelines

本主题借鉴了细胞电生理学、体内成像和感觉皮层的系统级研究。基础证据包括长时程增强作为突触强度持续的、活动诱导的增加的发现（Bliss & Lomo, 1973），以及感觉经验重塑皮层反应的证明（Wiesel & Hubel, 1963）。

History

巧合活动增强连接的观点在20世纪中叶被阐述为一种学习规则，并随着海马体中长时程增强的发现而获得了生理学基础（Bliss & Lomo, 1973）。与此同时，对视觉系统的研究表明，经验重塑了皮层图，从而确立了经验依赖性可塑性是大脑的普遍属性，而非任何单一系统的特征。

Debates

成人皮层可塑性在多大程度上反映了新连接的形成，而不是现有连接的揭示？

成人皮层图的重组可能源于真正的新突触连接，也可能源于现有输入的平衡变化；结构变化与功能变化的相对贡献仍在争论中。

Key figures

• Carla Shatz
• Torsten Wiesel
• David Hubel
• Timothy Bliss

Seminal works

• wiesel-hubel-1963
• katz-shatz-1996
• bliss-lomo-1973

Frequently asked questions

经验依赖性可塑性与关键期是同一回事吗？

不是。关键期是可塑性增强的有限窗口，而经验依赖性可塑性则贯穿生命始终；关键期可塑性是其一种特别强烈的、有时限的形式。

在此框架下，学习的细胞基础是什么？

突触强度的持久变化，例如长时程增强和抑制，以及突触的结构重塑，被认为是存储经验效应并构成学习和记忆的基础。