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神經科學家發現小腦新功能

小腦僅占人腦總體積約十分之一,卻囊括了腦部一多半的神經元。(ShutterStock)

於科學家而言,有關人腦的研究還存在著太多未知領域。比如僅占人腦總體積約十分之一的小腦,卻囊括了腦部一多半的神經元。長期以來人們都認為,小腦主要與運動技能和感覺輸入有關。

但神經科學家們去年發現,小腦在獎勵反應方面也發揮著重要作用,這是激勵和塑造人的行為的主要驅動力之一。該發現意味著,被稱作粒細胞的小腦神經元在以一種人類完全不了解的方式工作,因此也為神經科學界開闢了一個新的研究領域。

藏在大腦後部的小腦與皮層運動區保持著大量聯繫。皮層運動區是位於大腦額葉的大腦皮層的一部分,涉及到自主運動的計劃、控制和實施。雖然有跡象顯示,小腦與認知過程(如語言功能)有關聯,但以前對粒細胞的研究只是將它們與基本的感覺和運動功能聯繫在一起。比如我們已知道,小腦受傷的人很難保持平衡,在進行精細的抓、拿等動作上也有障礙。

為了了解小鼠的小腦如何控制肌肉,斯坦福大學的科學家們使用了一種叫雙光子鈣成像的新技術來觀察粒細胞,該技術能夠對神經元的活動進行實時記錄。

這個成像技術所顯示的亮綠色是名為綠色熒光蛋白(GFP)的物質,這是一種自然產生於熒光動物(如水母)體內的蛋白。將GFP引入其它基因組並不會對細胞構成傷害,因此便有了“熒光魚”和“霓虹鼠”的出現。

GFP的特徵也為科學家們實時跟蹤某些細胞的活動提供了極大便利——只需將GFP嵌入某種生物的DNA,那麼,每次當其被轉換成RNA或形成一種蛋白質時,就會發亮。

在小鼠實驗中,每當小鼠推動一根杆子,就能夠得到糖水獎勵。科學家們計劃觀察的是,小腦對於這種身體運動會作何反應。但出乎意料的是,他們竟然發現,在粒細胞與糖水引起的獎勵反應之間存在著明顯的關聯,這實在是個令人驚喜的意外收穫。

科學家們觀察到,當小鼠推動杆子時,有些粒細胞確實活躍起來;不過,當小鼠等待糖水的到來時,另一組粒細胞卻變得活躍。而當糖水被全部拿走時,又激活了小腦中的另外一組粒細胞。

其實,這並不是神經科學家們首次發現某一腦部區域同時與運動協調和獎勵反應有關係,比如基底核也有同樣的表現。

目前的這一發現僅限於小鼠,是否適用於人類,還有待深入探索。我們也再次認識到,基於人類腦部的複雜程度,科學家們對人腦的探索,將是一個相當持久的過程。◇

阿波羅網責任編輯:時方 來源:大紀元 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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