大腦如何產(chǎn)生有節(jié)奏的行為

我們的許多身體功能，例如行走、呼吸和咀嚼，都是由稱為中央振蕩器的大腦回路控制的，這些回路會(huì)產(chǎn)生有節(jié)奏的放電模式來(lái)調(diào)節(jié)這些行為。

麻省理工學(xué)院的神經(jīng)科學(xué)家現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這些電路之一的神經(jīng)元特性和機(jī)制：一種控制小鼠觸覺(jué)胡須有節(jié)奏地來(lái)回掃動(dòng)的振蕩器。這是第一次在哺乳動(dòng)物中完全表征任何此類振蕩器。

麻省理工學(xué)院的研究小組發(fā)現(xiàn)，攪拌振蕩器由腦干中的一組抑制性神經(jīng)元組成，這些神經(jīng)元在攪拌過(guò)程中會(huì)發(fā)出有節(jié)奏的脈沖。當(dāng)每個(gè)神經(jīng)元發(fā)射時(shí)，它也會(huì)抑制網(wǎng)絡(luò)中的其他一些神經(jīng)元，從而使整個(gè)群體產(chǎn)生一種同步節(jié)奏，將胡須從延長(zhǎng)的位置縮回。

“我們?cè)诜肿?、電生理、功能和機(jī)械上定義了一種哺乳動(dòng)物振蕩器，”麻省理工學(xué)院腦與認(rèn)知科學(xué)教授、麻省理工學(xué)院麥戈文腦研究所成員王范說(shuō)。“看到哺乳動(dòng)物節(jié)律如何產(chǎn)生的明確定義的電路和機(jī)制是非常令人興奮的。”

王是這項(xiàng)研究的資深作者，該研究今天發(fā)表在《自然》雜志上。該論文的主要作者是麻省理工學(xué)院的研究科學(xué)家 Jun Takatoh 和 Vincent Prevosto。

有節(jié)奏的行為

大多數(shù)明確識(shí)別中央振蕩器電路的研究都是在無(wú)脊椎動(dòng)物中完成的。例如，布蘭代斯大學(xué) Eve Marder 的實(shí)驗(yàn)室在龍蝦和螃蟹的胃胃神經(jīng)節(jié)中發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞，這些細(xì)胞產(chǎn)生振蕩活動(dòng)來(lái)控制消化道的節(jié)律運(yùn)動(dòng)。

事實(shí)證明，對(duì)哺乳動(dòng)物，尤其是清醒行為動(dòng)物的振蕩器進(jìn)行表征是極具挑戰(zhàn)性的?？刂菩凶叩恼袷幤鞅徽J(rèn)為分布在整個(gè)脊髓中，因此難以精確識(shí)別所涉及的神經(jīng)元和電路。產(chǎn)生有節(jié)奏呼吸的振蕩器位于稱為 pre-Bötzinger 復(fù)合體的腦干部分，但振蕩器神經(jīng)元的確切身份尚不完全清楚。

“還沒(méi)有對(duì)清醒行為動(dòng)物的詳細(xì)研究，人們可以從分子鑒定的振蕩細(xì)胞中記錄并以精確的方式操縱它們，”王說(shuō)。

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