如何真正挑战小鼠小脑的可塑性

由Jan-Willem Potters撰写

成功的运动和保持平衡是感觉系统、感觉运动整合和运动系统复杂合作的结果。不用说，有很多大脑的部分一起工作来执行这种类型的行为。运动在许多不同的神经系统疾病中都有影响，它是研究这些疾病的详细症状和可能的治疗效果的一个有趣的候选者。

小脑和行为

在读博士期间，我研究了小脑在不同行为方面的作用，从简单的反射式动作到复杂的系统，如情绪和认知。我们小组研究的一个问题是小脑(或“小脑”)在运动中究竟是如何参与的。对于研究小脑的科学家来说，研究运动有几个有趣的原因。

首先，小脑疾病患者经常表现出步态失调，其特征是变异性增加和动作准确性差(见举例:http://youtu.be/-s77voH8nRI)．这清楚地表明小脑在运动的正确执行中是至关重要的。多年来的动物研究也表明，小脑的不同部位控制着不同方面的运动。

此外，运动是一个需要精确时间控制的过程，为了保持一定的步态或恢复平衡，需要在几毫秒内对运动进行修正。这正是小脑活动的时间域。

运动中的计时和运动学习

尽管有证据表明小脑皮层在运动的不同方面存在功能定位，但人们对运动中驱动时间和运动学习的可塑性机制知之甚少。我们的目标是研究可塑性的特定突变在小脑微回路中的作用。

不幸的是，研究老鼠的运动不是一件容易的工作。老鼠需要处理和训练，与大鼠相比，它们不太适合完成不同的学习任务。另一方面，老鼠是研究基因突变的理想对象，因为大量老鼠的神经元功能发生了基因诱导的改变。

在我们的实验室里，我们几年来一直在研究一种设备，叫做ErasmusLadder，为系统、可再现、客观地研究运动参数提供了可能。早期版本的ErasmusLadder在具有特定小脑突变的小鼠中显示了有趣的表型，并在高端神经科学杂志上发表了文章(参见示例:http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18498740而且http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20797538)．

运动的详细参数

经过几年的测试和使用，硬件和软件都得到了改进，现在可以研究更多定量和定性的运动参数。将最新版本的ErasmusLadder与那些缺乏在小脑结构或新记忆形成中起作用的特定蛋白质的老鼠相结合，就产生了一份关于这些老鼠运动参数的极其详细的出版物其他博客)．它还清楚地展示了特定的突变如何影响运动的特定方面。

真正挑战小脑

ErasmusLadder可以评估小鼠在不受干扰的情况下走过梯子的基线运动。在我们的研究中，我们只在pcd小鼠中看到了清晰的表型，这是可以预测的，因为这些小鼠缺乏功能性小脑。随着时间的推移，可以通过引入运动适应来增加对小鼠(和神经元机器)的需求。

在这种情况下，鼠标需要在几十毫秒内对障碍物做出快速反应。这确实需要小脑(和大脑的其他部分)的计算能力，因为我们可以在正常会话中未受影响或几乎未受影响的几组小鼠中识别出缺陷。

ErasmusLadder的实际优点

实际上，使用ErasmusLadder有几个优点。该设备本身使得在相当短的时间内研究小鼠突变体成为可能。每次实验时间最长为15-20分钟，设备完全自动工作，因此可以在可接受的时间内对一组小鼠进行研究。这使得它成为一种很好的机器来获取不同组突变小鼠的运动数据，为进一步研究快速选择候选者提供了可能。

最终的ErasmusLadder是我们实验室多年测试的结果，导致了有趣的出版物，在那里研究者可以研究关于运动，肢体间协调和运动适应的非常详细的参数。

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我们要感谢Jan-Willems Potters分享了他与ErasmusLadder合作的见解和知识，并提供了这个免费的案例研究。

有关ErasmusLadder的更多信息，请访问www.leeacoustics.com/erasmusladder。