【文章內容簡介】 構、上丘、紅核 ) ? 所有的小腦傳入和傳出纖維均經過三對小腦腳 ? 小腦下腳 (繩狀體 )、小腦中腳 (腦橋臂 )和小腦上腳 (結合臂 )進出小腦 小腦皮層結構 ? 浦肯野細胞是皮層神經元環(huán)路的核心和傳出途徑 ? 小腦皮層是 三層結構： 分子層、浦肯野細胞層和顆粒層。 其中含有 四種傳入纖維 苔狀纖維 (mossy fiber)、爬行纖維 (climbing fiber) 平行纖維 (parallel fiber)、單胺 (5?HT和 NA)能纖維 五種神經元 浦肯野細胞、顆粒細胞、籃狀細胞、星狀細胞和 高爾基細胞 ? 浦肯野細胞是主要的神經元，也是唯一的 傳出路徑 ，投射到小 腦深核和前庭核。 ? 其余的四種神經元都是局部的中間神經元。 ? 腦橋核團 →苔狀纖維 (mossy fiber)→顆粒細胞 (granule cell) 形成 興奮性突觸 聯系 小腦皮層神經元環(huán)路的組成 苔狀纖維和爬行纖維構成了小腦皮層的兩個結構和功能各不相同的傳入系統(tǒng) ? 顆粒細胞 是小腦皮層中唯一的 興奮性神經元，形成 平行纖維 (parallel fiber) ? 平行纖維 與浦肯野細胞樹突 遠端的末梢分枝形成 興奮性 突觸 ? 下橄欖核 (inferior olive)→爬行纖維 (climbing fiber)→浦肯野細胞 (Purkinje cell) ? 每一根 爬行纖維 可聯系 1~10個浦 肯野細胞，而每個 浦肯野細胞 只 接受一根爬行纖維的傳入 ? 爬行纖維 的分支與 浦肯野細胞 的樹 突形成多個突觸，形成神經系統(tǒng)中 最強有力的 興奮性突觸 之一。 Parallel fiber 藍班核 Inferior olivary nucleus Climbing fiber Mossy fiber Purkinje cell Golgi cell Basket cell Stellate cell Granular cell 中縫核 小腦深核或前庭核細胞 發(fā)出苔狀纖維的小腦前核神經元 ? 爬行纖維：末梢釋放興奮性氨基酸 (ASP, GLU) ? 苔狀纖維：末梢釋放興奮性氨基酸 (ASP, GLU) ? 浦肯野細胞：抑制性神經元，末梢釋放 GABA ? 顆粒細胞：興奮性神經元，末梢釋放 GLU ? 其他 (籃狀細胞、星狀細胞和高爾基細胞 )： 抑制性神經元，末梢釋放 GABA ? 浦肯野細胞 → 前庭核 (少數 ) → 小腦核團神經元 (絕大多數 ) ? 小腦核團神經元：小腦真正的傳出神經元 小腦皮層中的神經遞質及其突觸后作用 Parallel fiber 藍班核 Inferior olivary nucleus Climbing fiber Mossy fiber Purkinje cell Golgi cell Basket cell Stellate cell Granular cell 中縫核 小腦深核或前庭核細胞 發(fā)出苔狀纖維的小腦前核神經元 simple spike plex spike ? 爬行纖維 的傳入使浦肯野細胞產生 一種 復雜鋒電位 (plex spike)， 與一般的動作電位有顯著的差異。 復雜鋒電位的波形 大的峰電位 小的爆發(fā)性小波 ? 苔狀纖維 的傳入經平行纖維 激活浦肯野細胞，使浦肯野細胞 產生 簡單鋒電位 (simple spike) Na+依賴性動作電位，與其它神 經元的動作電位類似。 ? 復雜鋒電位的發(fā)生機制 爬行纖維的傳入使細胞外 Ca2+內流進入浦肯野細胞的樹突； 爆發(fā)性次發(fā)小波也是起源于浦肯野細胞的樹突。 浦肯野細胞同時存在 Na+動作電位和 Ca2+動作電位的機制 : Na+動作電位 浦肯野細胞的胞體 。 Ca2+動作電位 浦肯野細胞的樹突。 ? 作用 簡單鋒電位 和 復雜鋒電位 均可沿浦肯野細胞的軸突傳導到末梢，并使軸突末梢釋放遞質 GABA，引起浦肯野細胞的靶細胞 (小腦深核神經元或前庭核神經元 )的 IPSP和放電活動的抑制。 苔狀纖維和爬行纖維 向小腦傳遞不同的信息、具有不同的作用 ? 運動或感覺刺激 可進一步提高或降 低 浦肯野細胞的簡單鋒電位發(fā)放 頻 率，表明苔狀纖維可以適時地提供 外周本體和皮膚感覺的強度和時間 編碼信息， 直接參與運動的控制。 ? 在 自然行為狀態(tài) 下， 苔狀纖維 的發(fā)放頻率較高，使浦肯野細胞產生20~150Hz的高頻 簡單鋒電位 發(fā)放，在較大的頻率范圍內對輸入信號的變化作出相應的放電增加或減少反應。 ? 同樣的 感覺或運動刺激 并不能增加復雜鋒電位的發(fā)放頻率 ? 爬行纖維 傳入的信息不大可能反映運動或感覺刺激的強度和時間特征， 因而 不直接參與運動的控制過程。 爬行纖維 ? 然而在 自然行為狀態(tài) 下， 爬行纖維 呈低頻而不規(guī)則的活動 , 使浦肯野細胞產生 ~2Hz的 復雜鋒電位 爬行纖維 ? 由爬行纖維傳入所引起的復雜鋒電位可以 導致平行纖維 ?浦肯野細胞突觸傳遞效率的長時程降低 ，這種突觸功能的長時程可塑性變化可能是小腦 運動學習 的神經基礎。 Parallel fiber 藍班核 Inferior olivary nucleus Climbing fiber Mossy fiber Purkinje cell Golgi cell Basket cell Stellate cell Granular cell 中縫核 小腦深核或前庭核細胞 發(fā)出苔狀纖維的小腦前核神經元 小腦的胺能纖維傳入系統(tǒng) ? 腦干中縫核群的 5?HT能纖維 藍斑核的 NA能纖維 ? 與浦肯野細胞形成突觸聯系，少 許些彌散地分布在小腦皮層之中。 ? 功能 調制浦肯野細胞的自發(fā)放電活動， 影響浦肯野細胞對苔狀纖維和爬 行纖維傳入的反應敏感性 ? 刺激中縫核 壓抑 刺激藍斑 加強 3. 小腦的功能分區(qū)以及各功能區(qū)在運動調節(jié)中的作用 ? 從功能和進化的觀點：將小腦分成 前庭小腦 、 脊髓小腦 和 皮層小腦 三個功能區(qū) ? 分別主要接受 前庭系統(tǒng) 、 脊髓 和 大腦皮層 的傳入， ? 傳出也相應地主要作用于 前庭核 、 脊髓 和 大腦皮層 ? 又分別被稱為 古小腦 、 舊小腦 和 新小腦 反射途徑：前庭器官 →前庭核 →絨球小結葉 →前庭核 → 脊髓運動 N元 →肌肉 切除絨球小結葉：站立不穩(wěn)，不發(fā)生暈船病。 前庭小腦 (vestibulocerebellum) 維持軀體平衡和眼球的運動 脊髓小腦 (spinocerebellum) 調節(jié)肌緊張（易化或抑制） 利用感覺反饋信息調節(jié)肌肉張力和適時地調節(jié)進行中的運動 皮層小腦 (cerebrocerebellum) 調節(jié)隨意運動 與皮層感覺聯絡區(qū)、運動前區(qū)以及基底神經節(jié)一起參與隨意運動的計劃和運動程序的編制過程。 ? 接受大腦來的纖維經齒狀核換元后發(fā)出纖維形成二個反饋環(huán)路。使小腦在接受大腦沖動同時，又接受從肌肉來的反饋信息。兩者進行對比，通過負反饋糾正皮層的運動沖動，使動作精細協調。 ? 隨意運動的力量、方向、穩(wěn)定性、協調性。 運動共濟失調 (ataxia) Involuntary Movements, Normal and Abnormal 生理性震顫 (physiological tremor) 靜止性震顫 (resting tremor) 意向性震顫 (intention tremor) 舞蹈癥 (chorea) 手足徐動癥 (athetosis) (Parkinson’s disease) (Huntington’s disease) (Cerebellar damage) (Cerebellar tremor, ataxia) 4. 小腦的運動學習功能 ? 運動學習： 在感覺刺激信號的作用下，運動系統(tǒng)中神經環(huán)路的活動發(fā)生變化，使得機體能夠進行某種新的運動反應或行為活動的構成。 ? 小腦在 運動技巧的學習 中起關鍵作用 ? 前庭 眼反射 (vestibuloocular reflex) 小腦參與的運動反射 ? 小腦運動學習的機制 爬行纖維傳入 長時程改變了 浦肯野細胞 對 苔狀纖維 傳入的反應性 ? 長時程抑制 (longterm depression, LTD) 現象 用 4Hz的連續(xù)電脈沖同時刺激爬行纖維和苔 狀 纖維可以長時 程地減弱浦肯野細胞對苔 狀 纖維傳入的反應，表現為浦肯 野細胞對于苔 狀 (或平行 )纖維刺激所產生的誘發(fā) 簡單鋒電位 發(fā)放減少或 EPSP幅度減小。 ? LTD可能是小腦運動學習功能的一種細胞生理學基礎。 條件化的形成需要平行纖維和爬行纖維的配對刺激。 配對刺激后，細胞對平行纖維的長時程刺激出現反應的抑制。 Cerebellar longterm depression A mechanism of LTD induction in the cerebellar （小腦中誘導 LTD的機制） ① 爬行纖維的激活使浦肯野細胞樹突強烈去極化（復雜鋒電位發(fā) 放），電壓門控 Ca2+通道激活， Ca 2+進入浦肯野細胞的樹突。 ② 平行纖維的激活導致 Na+通過 AMPA受體內流。 ③ 促代謝型谷氨酸受體的激活導致二酰甘油 (DAG)的產生， DAG 激活 PKC。 最終使浦肯野細胞樹突棘膜上的 AMPA受體失敏 ，導致了平行纖維 浦肯野細胞突觸傳遞效率的下降。 LTD本質： 介導平行纖維 浦肯野細胞突觸興奮性傳遞的促離子型 AMPA受體對突觸前末梢所釋放的谷氨酸 長時程失敏 (desensitization) 四、 基底神經節(jié)對運動的調節(jié) (Motor control by the basal ganglia) 基底神經節(jié) (basal ganglia) 從端腦衍生的一些皮層下神經核團，位于大腦兩半球的深部。 與運動功能有關的主要是 紋狀體 (striatum) 尾核與殼核 基底神經節(jié)的主要輸入核 (input nuclei) 蒼白球的內側部、腳內核和黑質網狀部 基底神經節(jié)的主要輸出核 (output nuclei) 1. 基底神經節(jié)的組成 尾核 (caudate nucleus) 殼核 (putamen) 蒼白球 (globus pallidus) 底丘腦核 (subthalamic nucleus) 黑質 (substantia nigra) 紋狀體 (striatum) A summary of the loop from the cortex to the basal ganglia to the thalamus and back to area 6 Cerebral cortex (SMA) Caudate nucleus Putamen New Striatum Globus pallidus (Old Striadum) Striatum Thalamus (the ventral lateral nucleus, VL) Frontal cortex neuron (Input) (Output) 2. 基底 神經