特殊输入通路可能是编码小脑感觉信息的关键

随着我们日常生活的进步，我们不断受到源源不断的感官信息的轰炸。以一个典型的早晨为例——从睡眠中被刺耳的警报声、新煮咖啡的浓郁香味以及高峰时段的刹车灯和交通喇叭吵醒。在一天的过程中，我们会在所有的感官中经历成千上万不同的线索。

虽然我们遇到了许多令人困惑的线索，但我们的大脑在组装和处理它们方面做得非常出色；让我们了解周围的世界。这种加工可以通过非常明显的方式形成，比如我们的视觉和听觉，但也会更微妙、更出乎意料地发生。例如，当学习新的动作时，我们的大脑会跟踪我们周围的感官线索。这种感官快照有助于指导和引导运动学习，让我们在再次遇到同样的情况时，更有可能以更好的方式进行锻炼。

虽然有大量的知识支持感觉线索有利于运动学习的观点，但近年来，关于将两者结合起来的精确大脑回路和机制一直存在争论。关于这个特别尊重的话题，在最近发表的Jason Christie博士的论文《神经元》中，Max Planck Florida神经科学研究所(MPFI)的研究小组组长发现，小脑中的一个特殊输入通道似乎掌握着编码感觉信息的关键。

小脑是大脑中独特的结构，在运动协调和学习中起着至关重要的作用，可以改善运动。通过接收来自大脑不同区域的许多输入，小脑通过称为浦肯野细胞的单一神经元类型整合并发送精细信息。Purano细胞的一个重要输入是长程投射，这种投射被称为攀爬纤维。

"攀登纤维是众所周知的，并已在这一领域进行了广泛的研究."本文描述了科学视觉实验室的研究人员、本出版物的第一作者迈克尔加菲尔德博士。这些纤维与小脑形成长距离连接，被认为提供指导性的运动信号并传递感觉信息。然而，在过去几年中，有人提出小脑中的局部回路，如平行纤维或分子层的中间神经元，也可能参与感觉信息的编码。”

为了进行研究，研究小组使用双光子钙成像来监测小鼠小脑浦肯野细胞的活动，同时呈现各种感官刺激(听觉、视觉和体感)。然后，他们分离并评估浦肯野细胞活动的变化，这些变化与每次刺激和攀援纤维输入的时间直接对应。

“在每一个浦肯野细胞中，我们看到每当感觉刺激出现时，活动就持续增加。但所有三种感觉类型的增强效果并不完全相同，它会根据所提供的刺激类型而变化，”加菲尔德解释道。

接下来，MPFI的科学家研究了除了攀爬纤维以外的其他细胞类型是否直接促进浦肯野细胞的感觉增强活动。利用光遗传学(利用光抑制神经活动)和化学抑制(利用药物抑制神经活动)技术，该团队能够抑制局部小脑回路中的单个细胞类型。虽然局部活性发生了变化，但浦肯野细胞的感觉增强活性没有变化。然而，通过直接抑制攀援纤维的活动，强化作用被取消了；这表明攀爬纤维是唯一负责向小脑传递感觉信息的纤维。

经过实验室的进一步研究，创造了一种新技术，使他们能够监测攀爬纤维本身轴突投射的活动。他们发现，当感觉刺激出现时，攀爬纤维的突触前活动的分级变化准确地显示在浦肯野细胞中。攀缘纤维中更强的活动正好反映了与之相连的浦肯野细胞中更强的活动。

克里斯蒂博士指出，“我们的研究结果实际上有点出乎意料”。“传统上，到达小脑的感觉信号由浦肯野细胞利用局部连接进行整合和处理。我们的结果表明浦肯野细胞只反映攀爬的功能。这意味着大脑中更偏远的区域实际上正在处理感知信息，并简单地将其传输到小脑。”

“因为浦肯野细胞活动对运动学习至关重要，我们现在正在研究更复杂的运动行为中的感觉衍生活动”，Christie博士描述道。“我希望我们能够发现攀爬纤维传递感觉信息的独特能力，以及学习如何受益于这种编码方案的神经机制。”

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