Marr D
J Physiol. 1969 Jun;202(2):437-70. doi: 10.1113/jphysiol.1969.sp008820.
本文提出了一种详细的小脑皮质理论,其结论是小脑学会执行运动技能。文中描述了两种输入 - 输出关系,均与皮质理论一致。一种适用于学习运动(动作),另一种适用于学习维持姿势和平衡(维持反射)。
已知下橄榄核细胞与小脑浦肯野细胞通过攀缘纤维输入形成特殊的一对一关系。对于学习动作,假定:
(a)每个橄榄核细胞对大脑发出的基本运动指令作出反应。任何动作都有基于基本运动的定义性表征,且这种表征在神经层面表现为下橄榄核中一系列的放电模式;
(b)在神经系统的正确状态下,浦肯野细胞可启动其相应橄榄核细胞所反应的基本运动。
每当橄榄核细胞放电时,它会(通过攀缘纤维输入)向其对应的浦肯野细胞发送一个冲动。这个浦肯野细胞还会(通过苔藓纤维输入)接收到关于其橄榄核细胞放电时的背景信息;并且展示了在动作排练过程中,每个浦肯野细胞如何学会识别这种背景。之后,当动作学会后,仅背景的出现就足以使浦肯野细胞放电,进而引发下一个基本运动。这样,动作就如同排练时一样进行下去。
结果表明,将小脑皮质解释为一种使每个浦肯野细胞能够学习多种背景的结构,既与各种类型细胞的分布一致,也与它们已知的兴奋性或抑制性特性相符。证明了苔藓纤维 - 颗粒细胞排列提供了所需的模式辨别能力。
做出了以下预测。
(a)平行纤维与浦肯野细胞之间的突触会因突触前活动与攀缘纤维(或突触后)活动的结合而增强。
(b)小脑的其他突触均不可改变。
(c)高尔基细胞由其上下树突场中较大的输入驱动。
2'. 每个橄榄核细胞受到一个或多个感受器的刺激,这些感受器的所有活动通常会因刺激相应浦肯野细胞的结果而降低。
结果表明,如果满足(2'),那么回路感受器 --> 橄榄核细胞 --> 浦肯野细胞 --> 效应器可被视为一个稳定的反射回路,它由学习到的苔藓纤维输入激活。这种类型的反射被称为习得性条件反射,并展示了此类反射如何解决维持姿势和平衡的问题。
5(a)以及(2)或(2')对该理论至关重要:5(b)和5(c)并非绝对必要,即使其中任何一个被证伪,该理论的部分内容仍可能成立。