LA JOLLA——(2021 年 10 月 14 日)在您閱讀本文時(shí)，您皮膚中的觸覺感受器正在感知您的環(huán)境。你的衣服和珠寶、你坐的椅子、你使用的電腦鍵盤或移動設(shè)備，甚至你的手指在無意間相互摩擦——每一次接觸都會激活神經(jīng)細(xì)胞的集合。但是，除非刺激是特別出乎意料的或需要幫助您定向自己的運(yùn)動，否則您的大腦會忽略其中的許多輸入。
現(xiàn)在，Salk 的研究人員發(fā)現(xiàn)了哺乳動物大腦小區(qū)域中的神經(jīng)元如何幫助過濾分散注意力或破壞性的信號——特別是來自手的信號——以協(xié)調(diào)靈巧的運(yùn)動。他們的研究結(jié)果于2021 年 10 月 14日發(fā)表在《科學(xué)》雜志上，可能對大腦如何過濾其他感官信息也有借鑒意義。
“這些發(fā)現(xiàn)不僅有助于更好地了解我們的神經(jīng)系統(tǒng)如何與世界互動，還有助于教會我們?nèi)绾沃圃旄玫募僦蜋C(jī)器人，以及如何在疾病或受傷后更有效地修復(fù)神經(jīng)回路，”說Eiman Azim，Salk 分子神經(jīng)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室助理教授和 William Scandling Developmental Chair。
科學(xué)家們早就知道，從投球到演奏樂器，需要雙手的輸入來協(xié)調(diào)靈巧的動作。在一項(xiàng)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)中，指尖被麻醉、麻木的志愿者發(fā)現(xiàn)拿起和點(diǎn)燃火柴極其困難。
“有一種常見的誤解，認(rèn)為大腦發(fā)出信號，而你只是執(zhí)行由此產(chǎn)生的運(yùn)動，”阿齊姆說。“但實(shí)際上，大腦會不斷整合有關(guān)四肢和手指狀態(tài)的反饋信息，并相應(yīng)調(diào)整其輸出。”
如果大腦對身體發(fā)出的每一個信號都做出反應(yīng)，它很快就會不堪重負(fù)——就像一些感覺處理障礙一樣。Azim 和他的同事想要準(zhǔn)確地確定健康的大腦如何設(shè)法挑選和選擇要考慮的觸覺信號，以協(xié)調(diào)操縱物體等靈巧動作。
他們在老鼠身上使用了一系列工具來研究腦干中稱為楔形核的小區(qū)域內(nèi)的細(xì)胞，楔形核是手部信號進(jìn)入大腦的第一個區(qū)域。雖然已知感覺信息會通過楔形核，但研究小組發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域的一組神經(jīng)元實(shí)際上控制著來自手的多少信息最終傳遞到大腦的其他部分。通過操縱這些電路以允許或多或少的觸覺反饋通過，Azim 的團(tuán)隊(duì)可以影響老鼠如何執(zhí)行靈巧的任務(wù)——比如拉繩子或?qū)W習(xí)區(qū)分紋理——以獲得獎勵。
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