奖赏驱动的小脑爬行纤维活动在神经与行为学习中的双重调控机制

来自Jin和Hull的研究团队通过双光子钙成像技术，揭示了小脑爬行纤维(CFs)在奖励引导行为中表现出类似强化学习系统特征的重要发现。该研究创新性地证明CF信号具备奖赏预测误差(rPE)特性，其光遗传学抑制会显著损害条件刺激反应和舔食行为学习，为理解小脑参与强化学习的神经机制提供了直接证据。

　　

这项突破性研究揭示了小脑爬行纤维(climbing fibers, CFs)在奖励相关学习中的精妙作用。通过精心设计的帕夫洛夫条件反射实验，研究人员采用双光子钙成像技术观测到：外侧小脑浦肯野细胞中的CF活动会从意外奖赏响应转移至条件刺激响应，表现出典型的奖赏预测误差(reward prediction error, rPE)特征。

实验设计充满巧思——当引入第二个携带相同奖赏预测的条件刺激时，CFs无法产生新的学习响应，证明其遵循强化学习的"非冗余性"原则。更令人振奋的是，通过在橄榄下核神经元表达抑制性光敏蛋白GtACR2，研究人员实现了对CF奖赏响应的精准时空调控。光遗传学干预不仅阻断了CF信号向条件刺激的转移，更导致实验动物在预期舔食行为的时间控制上出现显著缺陷。

这些发现颠覆了传统的小脑监督学习模型，首次在神经环路层面证实：小脑能够利用具有rPE特性的CF信号来精确协调运动行为。该研究为理解小脑如何整合强化学习机制来优化运动时序控制开辟了新视角，对运动障碍疾病治疗策略的开发具有重要启示意义。