神秘莫測的神經系統是由複雜多樣的各種神經細胞組成的。鮮為人知的是，數量龐大的神經元中有一半以上蝸居在小腦(Cerebellum)之中。要知道，雖然看起來毫不起眼的小腦重量上僅佔腦部10%左右，但人類小腦皮層的表面積卻高達大腦皮層面積的70~80%。在大腦進化過程中，小腦被認為是與大腦緊密合作的好夥伴，其伴隨著大腦皮層的發育一起擴張。過去人們印象中的小腦往往和運動控制、身體平衡等運動功能密切相關，然而隨著研究的日漸深入，人們發現小腦的作用絕非那麼簡單，其在語言、注意力、獎賞和決策等高階認知功能中同樣扮演著重要角色，籠罩在小腦表面的神秘面紗正逐漸被揭開。
小腦
小腦位於大腦和中腦的後方，腦幹的上方。從解剖結構上來看，小腦分為兩個部分：中部狹窄的小腦蚓部，兩側膨大的小腦半球。成熟的小腦皮層具有典型的“三明治”結構，包括最外層的分子層，最內層的顆粒細胞層，以及兩層之間由單層浦肯野神經元（Purkinje cells，PCs）組成的浦肯野細胞層。小腦作為重要的運動調節中樞，擁有大量的傳入和傳出纖維，可接收來自大腦的指令並且執行和糾正運動資訊，以此來保持軀體平衡、調節肌緊張，同時也可以協調隨意運動，PCs的存活和功能異常往往會帶來嚴重的後果。
小腦皮質結構模式圖（Wang, Vincent Y. Nature Reviews Neuroscience. 2001）
比如，我們有時會遇到這樣一類自稱為“企鵝”的患者，他們走路不穩，搖搖晃晃，這種稱之為脊髓小腦共濟失調（Spinocerebellar Ataxia，SCA）的罕見病在臨床上並不多見。該疾病通常與小腦PCs死亡、小腦與脊髓之間的神經通路退化有關，故稱脊髓小腦共濟失調症。病因上被認為是一組由基因變異引起的，以脊髓和小腦損害為主要臨床表現的常染色體顯性遺傳性疾病，根據不同的致病基因可將其分為40多種亞型，其中最常見的一種是3型（SCA3）。除共濟失調外，此病的症狀還包括構音障礙、記憶障礙、眼球運動異常和吞嚥困難等，提示除運動和平衡外的其他認知功能亦有受損。
隨著我們對小腦的認識從參與運動調節的傳統觀點到參與認知功能的擴充套件後，小腦認知障礙性疾病也逐漸浮出水面。早在1998年，美國兩位神經科學家就提出了小腦認知情感綜合徵（Cerebellar Cognitive Affective Syndrome，CCAS）的概念，他們對20名侷限於小腦疾病的患者進行了系統的神經學檢查，在評估了神經和精神功能變化的性質和嚴重程度後，他們發現在小腦後葉和蚓部病變患者中，往往會導致思維、注意、工作記憶能力退化和語言缺陷等異常表現，並伴有空間認知困難、人格改變、情感遲鈍或失控等異常行為。因而，將其定義為“小腦認知情感綜合徵（CCAS）”。目前，小腦認知情感綜合徵的篩查和診斷主要依賴於神經心理學測試。針對CCAS的治療除依賴於心理醫生外，非侵入性腦刺激技術如經顱直流電刺激（tDCS），作為治療小腦功能障礙的方法也越來越普及。隨著對於疾病發病機制理解的不斷深入，未來分子靶向療法有望得到應用。
除此之外，自閉症譜系障礙（Autism Spectrum Disorder, ASD）的發病也與小腦有著千絲萬縷的聯絡。在自閉症患者的驗屍報告中發現，自閉症患者的小腦體積減小、浦肯野細胞數量減少、形態受損並且細胞興奮性降低。近年來，大腦皮層和小腦皮層之間的功能聯絡也逐漸被揭示，研究發現，在自閉症患兒中存在小腦和大腦內側前額葉皮質之間功能連線異常的現象，內側前額葉皮質和小腦之間的這種異常連線可能介導了自閉症患兒社互動動障礙和重複刻板樣行為。前額葉皮質被認為是腦部的命令和控制中心，它的功能涉及計劃能力、決策制定、執行功能等。小腦與其之間的功能聯絡為進一步深入揭示自閉症患兒異常行為的神經機制提供了重要線索，同時也為自閉症異常行為的干預提供了更加精確的靶點。
隨著科學研究的不斷深入和臨床診療技術的逐漸完善，未來人們對小腦的功能必將會有更深入的瞭解，針對小腦疾患導致的各種功能障礙也會找到更多新興和有效的干預治療手段，不能排除，未來透過結合人工智慧與類腦智慧技術，也許還能開發出一些基於小腦工作原理啟發的新型類腦晶片或智慧裝備，給這個世界帶來新的驚喜。
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- 作者資訊 -
薛賽賽、吳海濤（青島大學，軍事醫學研究院）
排版 | 弢弢
稽核 | 六朵 蒼翼蝴蝶 隕石
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