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刺激有差异,频率很关键 精选

已有 4798 次阅读 2022-4-3 23:57 |系统分类:科研笔记

在心理学研究中,经常出现彼此矛盾的结果,并且由此引起争论,甚至长期争论。总体而言,这样的争论是有益的。不过,面对争论的作法却有差异。例如,有人偏重于浅层地看到矛盾,试图通过一项研究解决这样的矛盾;有人偏重于深层地分析矛盾,努力通过系列研究探索问题的本质。在探索小脑功能的历程中,有关研究对如何看待和解决矛盾结果,提供了重要启示。

话说20世纪20世代,研究者(Miller & Banting, 1922)重复了洛文塔尔、霍斯利和谢灵顿20多年前的初步报告,科学界普遍接受了刺激小脑的抑制效应。通过采用低强度的双极刺激,防止电流潜在地扩散到小脑深处,这项研究表明,来自小脑刺激的抑制反应,的确产生于小脑皮层——而非小脑深处。

由于电刺激脊髓背柱(dorsal spinal columns)也会导致抑制去大脑僵直,比利时神经生理学家布雷默(Frederic Bremer, 1892-1982)进一步研究了小脑抑制反应的本质。结果表明,虽然去大脑僵直的脊髓抑制反应可以通过注射生物碱而逆转,但是,没有观察到小脑抑制反应的变化(Ponce, Klaus, & Schutter, 2021)。这种分离表明,小脑抑制是一种独特的生理现象。

显然,此类分离实验是非常重要的,能够引领相应领域的研究。情况的确如此,刺激小脑不同部位的研究果然急剧增加。

在通过电刺激运动皮层考察刺激小脑对运动的效应时,研究者注意到,在某些情况下,刺激导致促进运动而非抑制运动(Snider & Magoun, 1949)。为了解决刺激小脑的不一致性,研究者(Nulsen, Black, & Drake, 1948)在猫、狗和黑猩猩身上进行实验,结果表明,由刺激运动皮层引起的运动可能是抑制的,也可能是促进的,这取决于随后对小脑前部进行的电刺激频率。研究者指出,提高频率会导致促进,而降低频率会导致抑制。不过,这一报告没有详细说明频率范围,也没有具体指出精确的刺激脑区。

实际上,能够从刺激的一个物理属性分析并指出小脑刺激的分离效应,这本身就是具有重要意义的研究,比许多简单重复的研究有价值多了。

意大利神经生理学家莫鲁奇(Giuseppe Moruzzi, 1910-1986)做了一系列的电刺激实验,首次提供了小脑参与内部平衡功能与情绪的证据。他的研究表明,对猫由下丘脑诱发的假怒,其身体和内脏成分,可以被电刺激小脑蚓部而抑制。

特别地,莫鲁奇的工作扩展了小脑频率依存效应(frequency-dependent effect)的初步发现。他研究了刺激小脑对去大脑僵直的效应,结果表明,对相同小脑区域的刺激效应,可以通过降低刺激的频率而由抑制反转为促进(Moruzzi, 1950)。他提供了获得可靠效应的刺激频率范围,即,2~30Hz的刺激诱发促进效应,30~50Hz的刺激引起中间反应,50~300Hz的刺激诱发抑制效应。30Hz左右引起一个较弱的促进反应,40Hz时,引起的既不是促进反应,也不是抑制反应,50Hz时引起明显的抑制反应。

在莫鲁奇研究的同时,其他研究者报告了小脑刺激的临床潜力。例如,有研究者发现,刺激小脑皮层能够改变猫由电击诱发的大脑皮层的神经放电(Cooke & Snider, 1955)。类似地,有研究者对猫进行细胞内记录,测量小脑刺激引起的抑制性突触后电位,结果显示,小脑浦肯野细胞的输出全部是抑制性的,这进一步阐明了小脑刺激抑制效应的内在机制(Ito, Yoshida, & Obata, 1964)。

由此可见,刺激小脑的效应,存在十分微妙和精细的情况。这一事实对于小脑电刺激研究,甚至一般的心理学研究都有启示意义:需要系统考察自变量的有关属性,否则,笼统地指出一个变量有效应或无效应,特别地,具有不同性质的效应,陷入无谓的争议,其实是无益的,因为字面相同的自变量,在不同研究中,具体属性可能是颇为不同的,正如这里显示的,都是电刺激,2~30Hz50~300Hz,甚至40Hz50Hz就是极其两样的。

此外,上述研究过程也能够让人充分体会到,什么是真正的科学问题,什么研究是开创性的、什么研究能够带来重要的乃至重大的科学发现。

参考文献

Cooke, P. M., & Snider, R. S. (1955). Some cerebellar influences on electrically-induced cerebral seizures. Epilepsia, 4, 19-28.

Ito, M., Yoshida, M., & Obata, K. (1964). Monosynaptic inhibition of the intracerebellar nuclei induced from the cerebellar cortex. Experientia, 20, 575-576.

Miller, F. R., & Banting, F. G. (1922). Observations on cerebellar stimulations. Brain, 45, 104-112.

Moruzzi, G. (1950). Effects at different frequencies of cerebellar stimulation upon postural tonus and myotatic reflexes. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology, 2, 463-469.

Nulsen, F. E., Black, S. P. W., & Drake, C. G. (1948). Inhibition and facilitation of motor activity by the anterior cerebellum. Federation Proceedings, 7, 86.

Ponce, G. V., Klaus, J., & Schutter, D. J. L. G. (2021). A brief history of cerebellar neurostimulation. The Cerebellum, 1-16

Snider, R. S., & Magoun, H. W. (1949). Facilitation produced by cerebellar stimulation. Journal of Neurophysiology, 12, 335-345.



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