The importance of complex spikes in cerebellar contributions to behaviour.
小脑对行为贡献的复杂尖峰的重要性。
基本信息
- 批准号:G1100626/1
- 负责人:
- 金额:$ 106.49万
- 依托单位:
- 依托单位国家:英国
- 项目类别:Research Grant
- 财政年份:2012
- 资助国家:英国
- 起止时间:2012 至 无数据
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The cerebellum is a major region of the brain vital for the coordination of movements. When in mammals (including humans) it is damaged ? e.g. due to stroke, genetic disorders, or tumours ? voluntary movements such as reaching to grasp an object become inaccurate and poorly timed; balance is severely disrupted; and our ability to learn new motor skills is impaired. How the internal circuitry of the cerebellum ensures that movements are performed smoothly and accurately remains unknown. Neurones called Purkinje cells are central to this function because they form the only output of the cerebellar cortex. They influence activity in the cerebellar nuclei, which, in turn, provide the output of the cerebellum, so the way in which cerebellar nuclear activity is modified by Purkinje cells is central to understanding how the cerebellum exerts its control over movement. Purkinje cells are exceptional in the mammalian brain in that they discharge two very different types of electrical impulse - simple spikes and complex spikes. The latter are thought to hold the key to cerebellar operation but their role in movement control remains a hotly debated issue. In pilot experiments we have found that complex spikes can be further categorized into two different types: spiking and non-spiking; and that the type of complex spike generated at any given time by a Purkinje cell has an effect on the on-going simple spike activity of the same cell. This has important implications for cerebellar information processing because the two types of complex spike are likely to produce distinct patterns of activity in the cerebellar nuclei, providing powerful timing signals that could underlie cerebellar contributions to coordinating movement. Using neuronal recording techniques we will determine how the two different types of complex spike: i) modify simple spike activity, and ii) influence cerebellar nuclear activity. One of the unique features of our experiments is that the neural recordings will include the natural activity patterns of complex spikes in action in animals performing a skilled reach-to-grasp movement under carefully controlled conditions. The results from this project will therefore shed light on fundamental brain processes underlying our ability to perform coordinated movements.
小脑是大脑中对运动协调至关重要的主要区域。在哺乳动物(包括人类)中,它什么时候会受损?例如,由于中风、遗传性疾病或肿瘤?随意的动作,如伸手抓住一个物体,变得不准确和不合时;平衡严重破坏;我们学习新运动技能的能力受到损害。目前尚不清楚小脑的内部回路如何确保动作顺利而准确地进行。被称为浦肯野细胞的神经元是这一功能的中心,因为它们构成了小脑皮质的唯一输出。它们影响小脑核团的活动,而小脑核团又提供小脑的输出,所以浦肯野细胞改变小脑核团活动的方式是理解小脑如何对运动进行控制的核心。浦肯野细胞在哺乳动物的大脑中是特殊的,因为它们释放两种非常不同的电脉冲--简单的尖峰和复杂的尖峰。后者被认为是小脑操作的关键,但它们在运动控制中的作用仍然是一个激烈辩论的问题。在试点实验中,我们发现复杂的棘波可以进一步分为两种不同的类型:尖峰和非尖峰;浦肯野细胞在任何给定时间产生的复杂尖峰的类型对同一细胞正在进行的简单尖峰活动有影响。这对小脑信息处理具有重要意义,因为这两种类型的复杂棘波可能会在小脑核团产生不同的活动模式,提供强大的计时信号,这可能是小脑协调运动的基础。使用神经元记录技术,我们将确定两种不同类型的复杂棘波如何:i)改变简单的棘波活动,以及ii)影响小脑核活动。我们实验的独特之处之一是,神经记录将包括在精心控制的条件下执行熟练的伸手抓住运动的动物的复杂动作的自然活动模式。因此,这个项目的结果将阐明我们进行协调运动的能力背后的基本大脑过程。
项目成果
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