小脑功能和共济失调
共济失调是运动缺乏协调性，或更具体地讲： 肌肉运动缺乏协调性的神经系统症状。它可能由多种原因引起，并且导致多种疾病症状。
为了研究机能控制等相关疾病的基本机制与可能的医疗方式，研究人员大多采取非侵入式的实验方法对小鼠模型进行研究。小脑在运动协调，与精确定位方面起着至关重要的作用，因此它是此类研究的重中之重。
不同形式的共济失调
小脑共济失调
小脑负责运动和运动计划的精细协调。 它集成了多模式神经信息，以确保人和动物的平稳移动，及时响应和调整运动。例如，当人被障碍物绊到时，小脑可以快速调整身体的运动方式，以防止跌倒。
如果小脑受到损害或受到其他影响，则可能出现某种形式的共济失调（见上文）。会出什么问题取决于小脑的哪个部分受到影响。 当前庭小脑（絮状舌状叶）受到影响时，这表现为平衡和控制眼球运动的问题。
脊髓小脑功能不全则使人步伐不平衡，就好像喝醉了一样。小脑（半球的外侧部分）参与运动的准确时机和计划，因此，如果出现错误，可能会导致震颤，书写不均，言语含糊，无法快速改变运动，不及或超过目标位置，以及更多症状。
感觉性共济失调
尽管共济失调 经常与小脑一起提及，但也有其他导致共济失调的原因。 在感觉性共济失调中，由于感觉输入不足会导致缺乏协调感，例如，当患者闭上眼睛，走路时看不到自己的双腿。在这种情况下，大多数人仍然能够保持平衡； 对于患者而言，当不再存在视觉刺激时，突然缺乏感觉输入会导致协调性和平衡性差。
Friedreich共济失调
Friedreich共济失调（FA）是一种遗传形式，对神经系统的损害逐渐加重。患者脊髓中的神经元逐渐退化，特别是那些与小脑相连的手臂和腿部运动必不可少的神经元。除了步态障碍外，这些患者还可能患有心脏病等疾病，但认知功能通常不会受到影响。
共济失调可以通过不同的方式影响身体和行为：
- 偏身共济失调 – 仅发生在一侧身体
- 震颤性共济失调 – 一种轻度共济失调，导致肢体抖动和步态不稳
- 虚弱 – 全身肌肉无力
- 异时症 – 时间感知扭曲
- 构音障碍 – 言语障碍
- 吞咽困难 – 难以吞咽食物
- 张力减退 – 肌肉张力低下
- 辨距困难 – 手、上下肢或眼做有目的运动时，往往不及或超过目标位置
- 轮替运动障碍 – 快速交替动作的能力受损
共济失调原因
共济失调可能由多种原因引起。例如由于中风或脑部肿瘤引起的局灶性病变可引起共济失调。共济失调的类型取决于病变在中枢神经系统中的位置，代谢性共济失调是由诸如乙醇（酒精）和某些药物之类的物质引起的。 辐射中毒，甲状腺功能减退，甚至维生素E和B缺乏也是导致共济失调的已知原因。
药物治疗
目前无法治愈共济失调。在某些情况下，例如，由于维生素E缺乏引起共济失调时，可以针对潜在的问题进行治疗。但是在大多数情况下，共济失调的治疗主要旨在通过药物，理疗，言语疗法等缓解症状。一些药物可以应用于共济失调的治疗，但是共济失调患者由于患有中枢神经系统疾病，对药物更加敏感，增加了药物治疗的困难。
研究人员关注的疾病及疗法
为了能够为共济失调的患者提供更高的生活质量，一些研究人员致力于研究遗传背景，神经学途径，可能引起，增加或减轻症状的药物和药物等。在帕金森症（PD）和阿尔茨海默症（ASD）患者中，共济失调是一个常见问题，自闭症谱系障碍（ASD）和注意力缺陷多动障碍（ADHD）患者的运动能力也会受到影响。
早期阿尔茨海默症
Diego Sepulveda-Falla及其同事进行了一项开创性研究。他们对25个来自哥伦比亚安蒂奥基亚地区的家庭进行了研究，这些家庭患早发性家族性阿尔茨海默症（FAD）的比例很高。此前有研究人员认为基因突变会导致斑块，进而引起阿尔茨海默症，但这项研究表明，该突变会通过小脑的一种不同机制导致这些患者共济失调。点击这篇博客文章，了解更多相关内容。
帕金森症
帕金森氏症和帕金森氏症会导致中脑特定部位（黑质）的细胞死亡，从而影响运动系统。 结果，在帕金森病患者中经常发现共济失调。
器质性遗忘综合征
Korsakoff综合征（器质性遗忘综合征）是共济失调的原因之一，该疾病经常通过大小鼠模型中进行研究。长期过量饮酒与营养不良会导致患者维生素B（硫胺素）缺乏，这主要会引起记忆问题，但也会影响平衡和运动控制。
维生素E缺乏
维生素E具有神经保护作用，当人体无法从饮食中获取足够的维生素E时，会导致神经系统问题，例如共济失调。这种现象称为AVED（维生素E缺乏症共济失调）。实验室和临床研究中都有研究人员探究终身服用高剂量维生素E的影响，一些结论表明它可能在一定程度上逆转共济失调。例如，有研究表明，α-生育酚（维生素E的一种形式）几乎完全阻止了AVED的α-TTP敲除小鼠模型的神经系统症状的加重。
啮齿动物模型的共济失调和运动障碍测试
为了研究共济失调和相关的运动障碍，研究人员使用了多种动物模型和一系列标准化实验。著名的实验示例包括滚轴实验，（旋转）束步测试，跑步机和完整的步态分析系统，例如动物步态分析系统（CatWalk XT）。 最近，市场上出现了专门设计用于测试小脑功能的新型系统：小鼠琴键式运动行为分析系统（ErasmusLadder）。由于该实验协议具有自由适应性，因此可用于测量各种运动能力，包括共济失调。接下来，让我们仔细了解这些方法。
平衡木行走试验
顾名思义，该实验涉及让大小鼠走过狭窄的平衡木，以逃离有光照的明亮平台，走到舒适的黑暗目标箱中。该测试是平衡与协调的一种，它操作相对简单且相当灵敏，但不适用于重度共济动物，因为它们无法行走。研究人员也可以完全手动完成该实验，并且行为测量可能很主观。
滚轴测试
滚轴测试需要动物在滚轴上保持平衡并连续运动，以大小鼠在滚轴上停留时间长度作为平衡和协调的量度。滚轴实验室经过充分验证的有效测试，但是该测试难以自动化进行实验，无法以敏感的方式研究运动学习。另外，像平衡木行走试验一样，重度共济动物也不能执行此测试。
跑步机
用于啮齿动物研究的跑步机是可以调节速度甚至坡度的跑步带。该测试不仅用于研究运动控制，还可以用于研究肌肉系统。跑步机（或脚轮）迫使动物以一定速度行走。 虽然这消除了速度作为变量的可能性，但同时也引起步态不自然，这对于某些研究可能是个问题。 此外，跑步机会引起视觉差异，动物在运动，但环境仍在原地。 运动过程中的视觉输入很重要，因此在这些实验中可能需要补偿或矫正视敏度。
动物步态分析系统（CatWalk XT）
还记得步态研究的旧式爪印方法吗？将动物的脚浸入墨水中，让它们在纸上行走，然后用钢笔和尺子测量脚步尺寸，步长等。随着科技发展，我们为您提供了更好的研究方法：动物步态分析系统（CatWalk XT）。该系统基于相同的原理，记录啮齿动物直线行走时的足迹，但实现了自动化测试，并可以为研究人员提供更多信息。当动物自愿越过黑暗走道时，照明足迹技术可以记录动态足迹，随后这些足迹会在动物步态分析系统中进行处理，根据足迹尺寸，形状和脚步之间的距离和时间等计算大量统计数据，从而帮助您轻松进行实验。想了解更多信息，请点击这里。
- 小鼠琴键式运动行为分析系统
尽管动物步态分析系统（CatWalk XT）提供了许多选择来研究步态和运动，但是研究运动学习和小脑的特定功能可能需要更具体的测试。为此，我们提供小鼠琴键式运动行为分析系统（ErasmusLadder），该系统是根据荷兰鹿特丹Erasmus 医疗中心的研究进行设计，由Chris De Zeeuw教授的实验室开发的。
小鼠琴键式运动行为分析系统（ErasmusLadder）可以进行大小鼠的小脑运动性能和学习功能的特定测试。具有高、低两层水平琴键的水平梯子连接着两个目标箱，每个琴键都具有触觉传感器。随着时间推移，小鼠可以轻松学会有效地越过横梯——仅使用或主要使用高层琴键，并且可以一次性跳过多个琴键。
在实验的第二阶段，可以使用障碍物（由声音提示）专门测试小脑功能。小脑功能正常的动物在听到提示音后会学会快速反应并预见障碍物。此外，通过测量小鼠在目标箱中和横梯上的时间，还可以研究一般的认知功能，例如恐惧，注意力和动机。
与其他方法相比，小鼠琴键式运动行为分析系统的最大优势在于，即使是严重共济失调的小鼠也可以执行这种高度敏感的测试。实际上，该测试对于共济失调的小鼠来说相对容易穿越，又对小鼠具有足够的挑战性。 所有动物都可以成功越过横梯，但在开始时会犯一些错误（例如，错误地踩到较低的梯级）。 小鼠琴键式运动行为分析系统（ErasmusLadder）也是完全自动化的，这使其成为一种客观，简便而有效的测试方法。
对于小脑功能的替代性特定测试十分稀少。其他示例包括著名的巴甫洛夫式眨眼测试和前庭眼反射的适应性测试，但这些测试需要手术且通量非常低。
纵向研究
由于小鼠琴键式运动行为分析系统的非侵入性协议是可调整的，因此该测试适用于研究一系列运动性能问题，包括一些共济失调疾病的研究，同时，它也非常适合于纵向研究。这是一项非常强大的测试，这意味着可以对小鼠进行较长时间的测试，多种治疗或经历一段时间的衰老影响，从而提供有关折磨，治疗，恢复和衰老随时间发展对运动性能和运动的影响的高质量数据 。
