理化学研究所于 2021 年 11 月 10 日宣布，通过结合自有的显微镜系统和图像分析技术，成功地同步测量了小鼠小脑皮质的整个背侧区域。研究人员发现，整个小脑实时地代表了不断变化的感觉输入。
清醒的小鼠（左）小脑整个背侧含有超过 20,000 个浦肯野细胞的活动
有两种思考大脑功能的方式：功能定位和整体定位。前者认为不同区域执行不同的功能，后者认为整个大脑共同执行多种功能。人们普遍认为，小脑有多个区域对应于身体的不同部位，感觉输入诱发的浦肯野细胞的复杂尖峰放电发生在小脑皮层局部，这一结果符合功能定位理论。
浦肯野细胞是唯一从小脑皮层输出并具有巨大树突的细胞。在这个树突中，表现出一种称为复杂尖峰的爆发式动作电位，并伴随着钙离子浓度的增加。
在这项研究中，为了测量树突的钙浓度并光学检测复杂尖峰的发生，研究人员创造了一种可以测量浦肯野细胞整个活动的转基因小鼠。使用超宽视场宏观显微镜系统和图像分析技术在小脑皮层的背侧区域同时测量所有浦肯野细胞的复杂尖峰放电。
结果发现，每个浦肯野细胞并不是独立活动的，而是附近的浦肯野细胞在同步放电。研究小组将这个浦肯野细胞簇命名为“片段”，并分析了它在感觉信息表达中的作用。
开发的实验系统揭示的小脑皮层的片段
当对小鼠的四肢施加微弱的电刺激时，几乎在整个小脑中都观察到了复杂的尖峰反应。这表明小脑不包含身体各部分的独立区域，推翻了功能定位的传统概念。
由四肢肌肉的电刺激引起的小脑皮层复杂的尖峰反应。红色是肌肉刺激引起的复合尖峰放电增加的部分，蓝色是减少的部分
从这种复杂的尖峰反应中，能够准确地读取电刺激的时间和被刺激的肌肉。这表明小脑作为一个整体，通过被称为节段的小区域的活动模式的组合，能够通过分布式集体编码代表不断变化的外部世界和身体信息。
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