我们的小脑核比最初想象的更重要

　　联想学习一直被认为是由小脑皮层调节的，小脑通常被称为“小脑”。然而，荷兰神经科学研究所、伊拉斯谟大学和尚帕利莫德未知研究中心合作的一项新研究表明，小脑核实际上对这一学习过程做出了惊人的贡献。

　　

如果茶杯冒着热气，你要等更长的时间才能喝。如果你的手指被门夹住了，下次你会更小心的。这些都是联想学习的形式，积极或消极的经历会导致学习行为。我们知道小脑在这种学习方式中很重要。但这究竟是如何工作的呢?

为了研究这个问题，由Robin Broersen, Catarina Albergaria, Daniela Carulli和资深作者Megan Carey, Cathrin Canto和Chris de Zeeuw组成的荷兰和葡萄牙的一个国际研究小组观察了小鼠的小脑。研究人员用两种不同的刺激来训练小鼠:一种是短暂的闪光，另一种是轻轻地吹向眼睛的空气。随着时间的推移，小鼠了解到两者之间存在联系，导致它们在看到闪光时先发制人地闭上眼睛。这种行为模式已经被用来探索小脑是如何工作很多年了。

输出中心

如果你观察小脑，你可以分辨出它的两个主要部分:小脑皮层，即小脑的外层，以及小脑核，即小脑的内部。这些部分是相互连接的。核是一组从大脑皮层接收各种信息的脑细胞。这些核依次连接到控制运动的其他大脑区域，包括眼睑闭合。本质上，核是小脑的输出中心。

Robin Broersen:“小脑皮层一直被认为是学习眼睑闭合的反射和时间的主要参与者。通过这项研究，我们发现适时闭上眼睑也可以受到小脑核的调节。两个实验室都从事类似的研究课题，当我们意识到我们工作的协同作用时，我们决定开始一项国际合作，从而产生了本文。”

小脑通过不同的连接受到大脑其他区域的影响，即所谓的苔藓纤维和攀爬纤维。在上面描述的实验中，我们认为苔藓状纤维携带着来自光的信息，而爬升的纤维则传递着与吹气有关的信息。这些信息随后汇聚到小脑的皮层和核中。荷兰研究小组调查了联想学习对这些与细胞核连接的影响，发现在表现出联想学习的小鼠身上，苔藓纤维与细胞核的连接更强。

光激活

与此同时，葡萄牙研究小组利用光遗传学(一种利用光控制细胞的方法)测试了小脑核的学习能力。Catarina Albergaria:“我们没有使用常规的闪光来训练小鼠，而是直接用光刺激大脑连接，同时对眼睛吹气。这使得小鼠在正确的时间闭上眼睑，表明小脑核可以支持适时学习。为了确保这种学习确实发生在细胞核中，我们在小脑皮层失活的小鼠身上重复了这个实验。”

Cathrin Canto:“在学习的过程中，脑细胞之间的联系发生了变化。不过，目前还不清楚这些变化发生在小脑的哪个部位。因此，我们研究了在学习过程中，皮层的苔藓纤维和连接发生了什么变化。我们发现，有学习能力的小鼠——而没有学习能力的小鼠——苔藓纤维和皮层到核的连接变得更强了。”

最先进的技术

Canto继续说道:“我们还通过对活小鼠的核细胞进行电测量，将细胞内部发生的情况可视化。你可以想象这些细胞非常小，只有10到20微米。这比人类头发的直径还小。使用一根带有电极的超薄管，我们能够在小鼠执行任务时记录细胞内的电活动，这是一个巨大的技术挑战。在训练有素的动物身上，光照射会导致核细胞内的电活动发生变化:就时间而言，你越接近吹气，细胞就越活跃。从本质上讲，这些细胞已经为即将发生的事情做好了准备，因此它们的电活动足够精确，甚至在吸完烟之前就能控制眼睑。”

鼠与人

Broersen:“虽然这项研究使用的是小鼠，但小鼠和人类小脑的总体解剖结构是相似的。虽然人类有更多的细胞，但我们希望细胞之间的联系以同样的方式组织起来。我们的研究结果有助于更好地理解小脑是如何工作的，以及在学习过程中发生了什么。这也让我们对小脑损伤如何影响功能有了更多的了解，这可能会在未来帮助到患者。通过深部脑刺激来刺激与核的连接，也许可以学习新的运动技能。”

Synaptic mechanisms for associative learning in the cerebellar nuclei