神經(jīng)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了小腦的全新作用

-小腦--zui為人所知的大腦區(qū)域之一—雖然體積只占大腦的十分之一，但卻包含整個腦部50%的神經(jīng)元。
即使有很強的處理信息能力，小腦的作用被認為在自覺意識的范圍之外，而不是協(xié)調(diào)軀體活動，例如站立和呼吸。但是現(xiàn)在神經(jīng)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)它對于獎賞回應(yīng)也很重要。獎賞回應(yīng)是驅(qū)使和塑造人類行為的重要動力之一。
在之前的幾個世紀，小腦區(qū)域被認為與運動機能和感覺輸入有關(guān)。現(xiàn)在，不僅新的研究可能性被發(fā)現(xiàn)，而且我們還了解了小腦神經(jīng)元—即“顆粒細胞”—是通過之前沒預(yù)料到的方式發(fā)揮作用的。
“即使有很多神經(jīng)元位于小腦，關(guān)于小腦是如何參與大腦任務(wù)的研究進展卻很少，這很大程度是由于之前關(guān)于小腦只與運動任務(wù)有關(guān)的假設(shè)，”來自斯坦福大學(xué)的研究人員Mark Wagner說。
“我希望這項研究能使我們將關(guān)于其他腦部區(qū)域的研究統(tǒng)一起來，比如關(guān)于大腦皮質(zhì)的研究。我們將它們放在一起。”
小腦位于大腦后部，它和運動皮質(zhì)含有大量的聯(lián)結(jié)。運動皮質(zhì)為大腦前額皮質(zhì)的一個區(qū)域，它與規(guī)劃、控制和自發(fā)運動的執(zhí)行有關(guān)。
即使之前已經(jīng)有小腦與認知過程—例如注意力與語言功能—有關(guān)聯(lián)的提示，之前關(guān)于顆粒細胞的研究僅僅將它們到基本感覺和運動功能上。
這確實是合理的，因為你經(jīng)常看見一個小腦受損的人會難以保持平衡，難以展現(xiàn)精細的運動能力，例如抓取和直立。
“如果一個人的小腦中有中斷，你注意到的*件事就是運動協(xié)調(diào)缺陷。”研究者之一，Liqun Luo說。
但可能還有相當(dāng)多的其他事情發(fā)生在這個區(qū)域。人類大腦包含約600億個小腦顆粒細胞—這*大腦神經(jīng)元的總和—關(guān)于它們的研究是非常困難的。
為了弄清小腦是如何控制小鼠肌肉的，斯坦福大學(xué)的研究團隊使用了一種叫做“雙光子鈣成像“的全新的技術(shù)來觀察顆粒細胞，這項技術(shù)使他們能夠記錄神經(jīng)元的實時活動。
你可以在文章配圖上看到這種成像的結(jié)果，亮綠色部分并不是假色，而是綠色熒光蛋白（GFP）。
這種熒光蛋白由發(fā)光動物（例如水母）體內(nèi)自然產(chǎn)生，因為它能夠被加到基因組里且對細胞沒有損害，所以常被用于工程，例如“Glofish“和氖鼠。
這種技術(shù)也讓研究人員對特定細胞的活動實時追蹤變得容易許多，僅僅植入發(fā)光生物體的DNA，它就會在每次轉(zhuǎn)錄為RNA或裝配入蛋白質(zhì)時點亮。
為了看GFP能在小鼠身體里揭示什么，研究人員通過當(dāng)他們推動橫杠就給它們送糖水的方式使它們運動。
他們希望看見當(dāng)這些肢體動作發(fā)生時小腦里的情況，但是令人驚訝的是，顆粒細胞和糖水觸發(fā)的獎賞反應(yīng)有關(guān)聯(lián)！
據(jù)該團隊解釋，有些顆粒細胞的確在小鼠推動橫杠時亮了，但是另一組顆粒細胞是在小鼠等待獎勵到來時點亮的。
當(dāng)他們把獎勵去掉，另一組顆粒細胞此時點亮。
“這其實是一個側(cè)面觀察，它們居然對獎勵有回應(yīng)！” Luo說。
正如Jessica Hall指出，這并不是我們*次發(fā)現(xiàn)一個大腦區(qū)域同時與運動協(xié)調(diào)和獎賞回應(yīng)有，位于前腦底部的基底神經(jīng)節(jié)，也同時被兩種功能驅(qū)動。這個新研究提示我們：小腦也具有相當(dāng)?shù)膹?fù)雜性。
當(dāng)然，這些研究結(jié)果目前僅在小鼠身上被觀察到，在我們對人體進行實驗之前，我們不能確定同樣的情況會發(fā)生在人身上。
但是小腦被認為是具有zui多遠古進化譜系的大腦區(qū)域之一，它在所有類別的脊椎動物種都有相似的牽連方式，所以我們在人腦中看到類似結(jié)果的幾率很大。
這提醒了我們，哺乳動物大腦是幾乎無限復(fù)雜的，當(dāng)人類樂于區(qū)隔事物的時候，我們在冒著失去縝密性的風(fēng)險。