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        特殊輸入途徑可能是編碼小腦感覺信息的關鍵
        
			
        
				2019-03-29 09:09:47
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        隨著我們日常生活的進行，我們不斷受到源源不斷的感官信息的轟炸。舉一個典型的早晨例行程序 - 通過刺耳的警報從睡眠中喚醒，剛煮好的咖啡的強烈香氣，以及高峰時段的剎車燈和交通喇叭。在一天的過程中，我們會在所有感官中體驗到數千種不同的線索。
        

        特殊輸入途徑可能是編碼小腦感覺信息的關鍵
        

        盡管我們遇到了許多混亂的線索，但我們的大腦在組裝和處理它們方面做得非常出色;讓我們了解周圍的世界。這種處理可以以非常明顯的方式形成，例如我們的視覺和聽覺，但也會更加巧妙和出乎意料地發(fā)生。例如，在學習新動作時，我們的大腦會不斷跟蹤我們周圍的感官線索。這個感官快照有助于指導和指導運動學習，這樣當我們再次遇到相同的情境時，我們更有可能以更好的方式進行運動。
        

        雖然有豐富的知識支持感覺線索有益于運動學習的觀點，但近年來一直在爭論將這兩者結合在一起的精確的大腦電路和機制。有關這個主題的脫落另眼相看，在最近發(fā)表的論文神經元從杰森博士克里斯蒂，研究小組負責人馬普佛羅里達州神經科學研究所(MPFI)的實驗室已經發(fā)現，一種特殊的輸入通道進入小腦似乎舉行編碼感官信息的關鍵。
        

        小腦是大腦中獨特的結構，在運動協(xié)調和學習方面起著至關重要的作用，可以改善運動。通過接收來自大腦各個區(qū)域的許多輸入，小腦通過稱為浦肯野細胞的單一神經元類型整合并發(fā)送精細信息。浦肯野細胞的一個重要輸入是遠程投射，稱為攀爬纖維。
        

        “攀爬纖維是眾所周知的，并在該領域進行了廣泛的研究。”描述了科視實驗室的研究員，該出版物的第一作者Michael Gaffield博士。“這些纖維與小腦形成遠距離連接，被認為可提供有指導性的運動信號并傳遞感覺信息。但在過去幾年中，有人認為小腦內的局部回路，如平行纖維或分子層中間神經元，可能也參與感官信息的編碼。“
        

        為了研究，該團隊使用雙光子鈣成像監(jiān)測小鼠小腦內Purkinje細胞的活動，同時呈現各種感覺刺激(聽覺，視覺和體感)。然后，他們分離并評估了浦肯野細胞活動的變化，這些變化直接對應于每個刺激和攀爬纖維輸入的時間。
        

        接下來，MPFI科學家研究了除攀爬纖維之外的其他細胞類型是否直接促進了浦肯野細胞中的感覺增強活動。使用光遺傳學(使用光抑制神經活動)和化學抑制(使用藥物抑制神經活動)技術，該團隊能夠抑制局部小腦電路中的單個細胞類型。盡管改變了局部活性，但浦肯野細胞的感覺增強活性沒有發(fā)生變化。然而，通過直接抑制攀爬纖維活動，廢除了增強;表明攀爬纖維單獨負責將感覺信息傳遞給小腦。“在每個Purkinje細胞內，我們看到每當感覺刺激出現時活動都會持續(xù)增強。但是所有三種感覺類型的增強效果并不完全相同，它根據所呈現的刺激類型而變化”Gaffield解釋說。
        

        科視實驗室進一步深入研究，開創(chuàng)了一種新技術，使他們能夠監(jiān)測攀爬纖維軸突投影本身的活動。他們發(fā)現，當呈現感覺刺激時，在浦肯野細胞中準確地表現出攀爬纖維的突觸前活動的分級變化;攀爬纖維中更強的活動恰好反映了他們所連接的浦肯野細胞中更強的活動。
        

        克里斯蒂博士指出，“我們的研究結果實際上有點意外”。“傳統(tǒng)上認為到達小腦的感覺信號是由浦肯野細胞利用局部連接整合和加工的。我們的研究結果表明，浦肯野細胞只是反映了攀爬的作用。這意味著大腦的一個更遠端區(qū)域在做感知信息的實際處理，并簡單地將其傳遞給小腦。“
        

        “由于浦肯野細胞活動對于運動學習至關重要，我們現在正在研究在更復雜的運動行為期間感覺衍生活動”，克里斯蒂博士描述道。“希望我們能夠發(fā)現攀爬纖維傳遞感官信息的獨特能力以及學習如何從這種編碼方案中獲益的神經機制。”
        
			

			
          
        
			
        
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