19、小脑作为神经元假体机器的探索

小脑作为神经元假体机器的探索

1. 神经元假体的概念与形式

神经元假体存在两种概念形式，分别是“读出”（read - out）和“读入”（read - in）形式。
- “读出”形式 ：通过多电极设备记录一组神经元的脑信号，将其转换为控制外围硬件或刺激一个或多个肌肉的信号。目前，对于记录的特定神经元类型的关注较少，重点在于将测量到的脑信号转换为外围设备的校准动作。
- “读入”形式 ：将外围事件转换为神经元集合信号，然后通过多电极设备注入大脑以重现实际脑功能。这种形式强调刺激的神经元类型以及代表大脑中外围事件的时空刺激模式。

小脑神经元假体将采用“读入”设备的形式应用于运动系统，利用小脑作为已连接到外周运动系统的“神经元机器”，以补偿高级运动中枢的功能障碍。小脑虽不启动自主运动，但能调节和补充下行运动指令，提高运动的准确性和速度。

2. 小脑皮质：调节运动的时空活动发生器

小脑有两个主要传入系统，即苔藓/平行纤维系统和攀缘纤维系统，可通过多电极记录多个浦肯野细胞来研究它们在熟练运动中的作用。
- 浦肯野细胞的独特性 ：浦肯野细胞是小脑皮质唯一的输出神经元，具有两种不同类型的动作电位，分别由攀缘纤维和苔藓/平行纤维系统触发，分别称为复合尖峰（complex spike）和简单尖峰（simple spike）。
- 复合尖峰 ：由攀缘纤维触发，引发大规模突触后电位和树突尖峰，表现为多相尖峰爆发。
- 简单尖峰 ：是神经元对平