在运动过程中，中枢多个脑区协同作用可预判下一步进程，让身体提前产生对未来动作的预测，以达到最佳的时空精度调节。当预测运动的指令和实际反馈的感觉信号不一致时，会产生预测误差，而小脑在更正预测误差和更新运动指令中具有重要作用。小脑中的下橄榄核（Inferior olivary，IO）和整合小脑的反馈兴奋信号和抑制信号，并产生复杂的尖峰放电（complex spike，CS）。最近研究发现小脑的CS可能编码对未来运动的预测，在羽毛球、兵半球等运动中，眼球和身体会产生高速移动，在眼球开始运动时，CS的信号最为强烈，随后逐渐变小。小脑核（cerebellar nucleus，CN）可向IO脑区发出GABA能投射神经元，抑制CS信号的产生，以实现运动的精确预判。2023年7月20日，来自荷兰鹿特丹伊拉斯谟斯大学神经科学系Zhenyu Gao团队在nature neuroscience上发表题为“Excitatory nucleo-olivary pathway shapes cerebellar outputs for motor control”的研究论文，不同于经典的抑制性假说，该团队发现CN到IO的兴奋性投射神经元编码眼球和上半身的快速运动。

1、FN的兴奋性神经元投射到mcMAO脑区

内侧小脑核（FN）脑区有大量神经元投射到尾部内侧下橄榄核（cMAO），为了确定FN-cMAO的投射性质，研究人员在SLc17ac-CRE（VGluT2-CRE）和GAD2-CRE小鼠的FN脑区注射示踪病毒，发现FN的谷氨酸能神经元投射到内侧cMAO（mcMAO）脑区，而FN的GABA能神经元投射到外侧cMAO（lcMAO）脑区，进一步通过免疫电镜和电生理确定FN到mcMAO的投射神经元存在大量的谷氨酸突触。

对投射到mcMAO的FN兴奋性神经元 （FNE-IO） 和投射到lcMAO的FN抑制性神经元（FNI-IO）的进行解剖分布研究，发现FNE-IO主要接收小脑皮质小叶的III至VI区域浦肯野细胞的投射，主要投射到小脑的爬行纤维。而FNI-IO主要接收小脑后小叶IX和X区域浦肯野细胞的投射。

2、FN^E-IO投射调节小脑的复杂的尖峰放电

研究发现激活FNI-IO投射会抑制CS的活性，但是FNE-IO投射对CS的影响并不清楚。研究人员在FNE-IO投射中选择性表达ChrimsonR，使用光遗传学特异性激活FNE-IO投射，发现光遗传学激活可在小脑小叶上记录到出强烈的CS信号。而光遗传学抑制可降低CS信号。使用fMOST发现FNI-IO投射可分为两类，投射到运动和非运动相关脑区。

图2、光遗传学激活FN^E-IO投射诱导CS信号

3、FN^E-IO投射调节小鼠的眼球扫视运动和上半身运动

FN^E-IO投射到脑桥网状核、巨细胞网状核和脊髓等，这些核团参与眼跳运动和头/颈运动。光遗传学激活FN^E-IO投射对小鼠行为学进行检测，发现激活FN^E-IO投射引起眼部水平轴方位的运动和轻微垂直方向的运动，并且光激发强度越大，眼球运动更明显。此外激活FN^E-IO投射可引起自由运动的小鼠上身快速转向对侧。

图3、光激活FN^E-IO投射引起眼部扫视运动

总的来说，不同于经典的CN抑制性神经元调节小脑的复杂的尖峰放电，本文通过解剖学、电生理学和功能分析，证明FN脑区有大量的兴奋性神经元投射到mcMAO脑区，FNE-IO投射通过影响小脑的复杂的尖峰放电调节小鼠眼球和上半身的快速运动。