走梯子:测试小鼠运动功能的细胞来源

小脑，我们的“小大脑”，完全负责运动控制;更具体地说，它是关于协调、精确和时机的。因此，当小脑的功能受到损害时，就会发生运动不协调(共济失调)。共济失调见于许多神经系统疾病，如帕金森氏症和早发性阿尔茨海默症。

小脑细胞类型的功能

从眨眼测试和前庭-眼测试的研究可以看出，小脑皮层的浦肯野细胞、中间神经元和颗粒细胞在反射型运动学习中起着重要作用。但由于它们在更复杂的行为中的作用还不清楚，Maria Fernanda Vinueza Veloz和她的同事决定研究每一种细胞类型在运动学习、运动适应、动机和回避行为中的作用，使用几个敲除的老鼠品系，并在ErasmusLadder上测试它们。

ErasmusLadder:独特的运动学习测试

的ErasmusLadder是一种测试运动学习的仪器。它包括一个水平的梯子，伸展在两个球门之间，有台阶让动物行走;有些是“高”，有些是“低”。“正确”的步进模式包括使用较高的台阶;使用较低的梯级被认为是一个失误。传感器检测鼠标何时在一个横档上移动，因此可以测量步长、步长、失误和其他参数。类似的方法侧重于空间模式、运动的一般方面或平衡，而ErasmusLadder在一个测试中结合了这些特征。正如这项研究的研究人员所说:“……ErasmusLadder比目前可用的其他系统提供了更完整和定量的运动分析。”

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小鼠品系测试特定神经元

Vinueza Veloz和她的同事使用了四种不同的小鼠品系:两种品系浦肯野细胞输出或增强受损(Pcd和L7- pp2b)，第三种品系间神经元输出受损(L7-Δγ2)，第四种品系颗粒细胞输出受损(α6-Cacna1a)。每一组都有一组对照的窝鼠，以便详细研究每种细胞类型的功能。

行为协议

为了研究四种菌株和对照组的运动学习和运动功能，对小鼠进行了连续四天的两组测试。在头四天内，对运动学习和表现进行评估。在两天的休息后，又进行了另外四次实验。在这四次实验中，老鼠被挑战一个障碍:一个突然升高到12毫米高的台阶。插入这个挑战准确地测试了反射性运动学习和表现。

基线运动结果

在前四个疗程中，浦肯野细胞输出和增强功能受损的小鼠(Pcd和L7-Pp2b)的步数更小(每次一级);当他们迈出更大的一步(跳过更高的梯级)时，他们花的时间明显比对照组长。此外，他们的步法也不太一致。浦肯野细胞是小脑皮层的唯一输出细胞，这些结果显示了这些细胞的战略重要性:它们对基本行走模式的产生至关重要。在这些小鼠中发现的表型也与小脑性共济失调患者的症状非常相似。有趣的是，中间神经元和颗粒细胞输出受损菌株(L7-Δγ2和α6-Cacna1a)在前4天几乎没有可检测到的缺陷。

肢体间协调，适应运动

在最后4天(加上扰动)，所有4个突变株与对照组相比均表现出显著差异，甚至连间神经元和颗粒细胞输出受损的小鼠在处理障碍时也表现出异常的肢间协调。这表明，尽管在前四次试验中没有表现出来，但协调能力可能确实也受到了这两个突变体的影响。由于本研究的功能结果在前四个阶段的无扰任务中表现正常，看来肢体间协调能力是小脑缺陷最敏感的参数。

认知功能

除了运动技能，他们还在ErasmusLadder上测试了两种认知功能:动机和回避行为。为了验证这一点，感官刺激(光和气压)被应用于启动受试者在梯子上的运动，从一个避难所到另一个(黑暗的)避难所。另一边也使用了气压，如果动物试图过早离开，就把它关在收容所里。在试验中，老鼠使用或需要光或空气启动跑步的百分比被用来评估动机和逃避。

四种菌株都没有表现出逃避离开盒子的动机或倾向。与文献一致，这些突变体在常见的认知任务如水迷宫或野外测试中没有表型。

敏感的检测方法

总之，这些科学家找到了一种用ErasmusLadder测试小脑功能的灵敏方法。结果显示所有4个突变体都存在显著缺陷，从而证明浦肯野细胞、中间神经元和颗粒细胞都在肢间协调中发挥重要作用。

Vinueza罗兹,年报;周,k;那一刻,L.W.J.;陶工,J.-W。;中,m;积水,智慧化;Strydis c;Koekkoek S.K.E.;德泽乌，C.I.(2014)。步态和肢体协调的小脑控制。大脑结构与功能, doi: 10.1007 / s00429 - 014 - 0870 - 1。

ErasmusLadder的商业版本现已上市。更多信息请访问www.leeacoustics.com/erasmusladder或接触Noldus．