小脑普肯耶细胞中代谢型谷氨酸受体激活作为经典条件反射眨眼反应的适应性定时基础

为了理解小脑如何适应性地定时经典条件反射的眨眼膜反应（NMR），构建了一个小脑普肯耶细胞中代谢型谷氨酸受体（mGluR）第二信使系统的模型。在该模型中，通过mGluR介导的磷脂酰肌醇水解和细胞内钙释放产生的慢响应，弥补平行纤维活动与条件刺激（CS）相关的开始时间和与无条件刺激（US）开始时间相关的爬行纤维活动之间的刺激间隔（ISI）。代谢型响应和爬行纤维信号的时间相关性产生了AMPA受体和钙（Ca(2+)）依赖性钾通道的持久磷酸化。这导致AMPA受体的长期抑制（LTD）。钙（Ca(2+)）依赖性钾通道的磷酸化导致基线膜电位的降低和CS-US间隔内普肯耶细胞群体放电的减少。普肯耶细胞放电的减少解除小脑核细胞的抑制，随后产生与学习运动相对应的兴奋性反应。普肯耶细胞学习对反应进行定时，而小脑核细胞的学习则可以对其进行校准。该模型再现了经典条件反射兔NMR的关键特征：普肯耶细胞群体反应的定时是准确的；在最长为4秒的ISI中发生延迟条件反射，而痕迹条件反射仅在较短的ISI中发生；在两个不同ISI下的混合训练产生双峰反应；以及200-400毫秒的ISI产生最大的反应。注意到定时小脑学习与光感受器转导之间的生化相似性，及定时小脑电路与定时齿状-CA3海马电路之间的电路相似性。