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神经科学家发现小脑新功能

小脑仅占人脑总体积约十分之一,却囊括了脑部一多半的神经元。(ShutterStock)

于科学家而言,有关人脑的研究还存在着太多未知领域。比如仅占人脑总体积约十分之一的小脑,却囊括了脑部一多半的神经元。长期以来人们都认为,小脑主要与运动技能和感觉输入有关。

但神经科学家们去年发现,小脑在奖励反应方面也发挥着重要作用,这是激励和塑造人的行为的主要驱动力之一。该发现意味着,被称作粒细胞的小脑神经元在以一种人类完全不了解的方式工作,因此也为神经科学界开辟了一个新的研究领域。

藏在大脑后部的小脑与皮层运动区保持着大量联系。皮层运动区是位于大脑额叶的大脑皮层的一部分,涉及到自主运动的计划、控制和实施。虽然有迹象显示,小脑与认知过程(如语言功能)有关联,但以前对粒细胞的研究只是将它们与基本的感觉和运动功能联系在一起。比如我们已知道,小脑受伤的人很难保持平衡,在进行精细的抓、拿等动作上也有障碍。

为了了解小鼠的小脑如何控制肌肉,斯坦福大学的科学家们使用了一种叫双光子钙成像的新技术来观察粒细胞,该技术能够对神经元的活动进行实时记录。

这个成像技术所显示的亮绿色是名为绿色荧光蛋白(GFP)的物质,这是一种自然产生于荧光动物(如水母)体内的蛋白。将GFP引入其它基因组并不会对细胞构成伤害,因此便有了“荧光鱼”和“霓虹鼠”的出现。

GFP的特征也为科学家们实时跟踪某些细胞的活动提供了极大便利——只需将GFP嵌入某种生物的DNA,那么,每次当其被转换成RNA或形成一种蛋白质时,就会发亮。

在小鼠实验中,每当小鼠推动一根杆子,就能够得到糖水奖励。科学家们计划观察的是,小脑对于这种身体运动会作何反应。但出乎意料的是,他们竟然发现,在粒细胞与糖水引起的奖励反应之间存在着明显的关联,这实在是个令人惊喜的意外收获。

科学家们观察到,当小鼠推动杆子时,有些粒细胞确实活跃起来;不过,当小鼠等待糖水的到来时,另一组粒细胞却变得活跃。而当糖水被全部拿走时,又激活了小脑中的另外一组粒细胞。

其实,这并不是神经科学家们首次发现某一脑部区域同时与运动协调和奖励反应有关系,比如基底核也有同样的表现。

目前的这一发现仅限于小鼠,是否适用于人类,还有待深入探索。我们也再次认识到,基于人类脑部的复杂程度,科学家们对人脑的探索,将是一个相当持久的过程。◇

阿波罗网责任编辑:时方 来源:大纪元 转载请注明作者、出处並保持完整。

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