隨著我們?nèi)粘Ｉ畹陌l(fā)展，我們受到源源不斷的感官信息的轟炸。以典型的早晨為例——通過刺耳的警報、新煮咖啡的強烈香味、高峰時段的剎車燈和交通喇叭從睡眠中醒來。在一天的過程中，我們會經(jīng)歷成千上萬種不同意義上的線索。
雖然我們遇到了許多令人困惑的線索，但我們的大腦在組裝和處理這些線索方面做得非常好。讓我們了解我們周圍的世界。這種加工可以通過非常明顯的方式形成，比如我們的視覺和聽覺，但也會發(fā)生得更加微妙和出乎意料。例如，當學習新動作時，我們的大腦會跟蹤我們周圍的感覺線索。這種感官快照有助于指導和引導運動學習，這樣當我們再次遇到同樣的情況時，我們更有可能以更好的方式進行鍛煉。
盡管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，關(guān)于將兩者結(jié)合起來的精確腦回路和機制一直存在爭議。在最近發(fā)表的一篇關(guān)于這一主題的論文中，馬普佛羅里達神經(jīng)科學研究所(MPFI)實驗室的研究團隊負責人杰森克里斯蒂博士的神經(jīng)元發(fā)現(xiàn)，進入小腦的一個特殊輸入通道似乎掌握著編碼感覺信息的關(guān)鍵。
小腦是大腦中獨特的結(jié)構(gòu)，在運動協(xié)調(diào)和學習中起著至關(guān)重要的作用，可以改善運動。通過接收來自大腦不同區(qū)域的許多輸入，小腦通過一種叫做浦肯野細胞的單一神經(jīng)元類型整合和發(fā)送精細信息。Purano細胞的一個重要輸入是遠程投射，稱為攀緣纖維。
"攀援纖維是眾所周知的，并且已經(jīng)在這個領(lǐng)域進行了廣泛的研究."描述了科學實驗室的研究員和該出版物的第一作者，邁克爾加菲爾德博士?！斑@些纖維與小腦形成長距離連接，小腦被認為提供引導運動信號并傳遞感覺信息。然而，在過去的幾年里，有人提出小腦中的局部回路，如分子層中的平行纖維或中間神經(jīng)元，也可能參與感覺信息的編碼?！?
為了研究，該團隊使用雙光子鈣成像來監(jiān)測小鼠小腦中浦肯野細胞的活動，并顯示各種感覺刺激(聽覺、視覺和體感)。然后，他們分離和評估浦肯野細胞活性的變化，這直接對應于每次刺激和爬纖維輸入的時間。
“在每一個浦肯野細胞中，我們看到每當感覺刺激出現(xiàn)時，活動就會持續(xù)增加。但所有三種感覺類型的增強效果并不完全相同，它會根據(jù)所呈現(xiàn)的刺激類型而有所不同，”加菲爾德解釋道。
接下來，MPFI科學家研究了除了攀援纖維以外的其他細胞類型是否直接促進了浦肯野細胞的感覺增強活動。利用光遺傳學(利用光抑制神經(jīng)活動)和化學抑制(利用藥物抑制神經(jīng)活動)技術(shù)，該團隊能夠抑制局部小腦回路中的單個細胞類型。雖然局部活動有所改變，但浦肯野細胞的感覺增強活動沒有改變。然而，通過直接抑制攀援纖維的活性，增強被取消。它表明攀爬纖維只負責向小腦傳遞感覺信息。
科學實驗室的進一步研究創(chuàng)造了一項新技術(shù)，使他們能夠監(jiān)測攀爬纖維軸突投射本身的活動。他們發(fā)現(xiàn)，當感覺刺激出現(xiàn)時，爬坡纖維突觸前活動的分級變化在浦肯野細胞中被精確顯示。攀援纖維更強的活性正好反映了它們所連接的浦肯野細胞更強的活性。
克里斯蒂博士指出，“我們的發(fā)現(xiàn)實際上有點出乎意料”?！皞鹘y(tǒng)上，人們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處理的。我們的研究結(jié)果表明，浦肯野細胞只反映攀爬的作用。這意味著大腦的另一個區(qū)域?qū)嶋H上正在處理感覺信息，并簡單地將其傳遞給小腦。”
“因為浦肯野細胞活動對運動學習非常重要，我們現(xiàn)在正在研究更復雜的運動行為期間的感覺衍生活動，”克里斯蒂博士描述道?！拔蚁Ｍ覀兡馨l(fā)現(xiàn)攀爬纖維傳遞感覺信息的獨特能力，以及學習如何從這種編碼方案中獲益的神經(jīng)機制?！?
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