有計劃的運動對我們的日常生活至關重要，而且通常需要延遲執(zhí)行。小時候，我們蹲著站著準備好，但等待“GO!”的呼喊聲。在從起跑線沖刺之前。作為成年人，我們等到紅綠燈變綠后才轉彎。在這兩種情況下，大腦已經計劃了我們的精確動作，但在特定提示(例如，“開始!”或綠燈)之前抑制它們的執(zhí)行?，F在，科學家們發(fā)現了大腦網絡，它可以根據這個提示將計劃轉化為行動。
這一發(fā)現發(fā)表在科學雜志《細胞》上，是馬克斯普朗克佛羅里達神經科學研究所、HHMI 珍妮莉亞研究園區(qū)、艾倫腦科學研究所等科學家合作的結果。在共同第一作者 Hidehiko Inagaki 博士和 Susu Chen 博士以及資深作者 Karel Svoboda 博士的帶領下，科學家們著手了解我們環(huán)境中的線索如何觸發(fā)有計劃的運動。
“大腦就像管弦樂隊，”稻垣博士說。“在交響樂中，樂器以不同的節(jié)奏和音色演奏不同的曲調。這些聲音的集合形成了一個樂句。同樣，大腦中的神經元以不同的模式和時間活躍。神經元活動的集合調節(jié)了我們行為的特定方面。”
例如，運動皮層是控制運動的大腦區(qū)域。運動皮層的活動模式在運動的計劃和執(zhí)行階段之間存在顯著差異。這些模式之間的過渡對于觸發(fā)運動至關重要。然而，控制這種轉變的大腦區(qū)域是未知的。“必須有大腦區(qū)域充當導體，”稻垣博士說。“這些區(qū)域監(jiān)控環(huán)境線索并協調從一種模式到另一種模式的神經元活動。指揮確保計劃在正確的時間轉化為行動。”
為了識別作為引導者啟動計劃運動的神經回路，研究小組同時記錄了數百個神經元的活動，同時一只老鼠執(zhí)行了一個提示觸發(fā)的運動任務。在這項任務中，訓練老鼠在觸到胡須時向右舔，如果沒有觸到胡須，則向左舔。如果動物以正確的方向舔舐，它們就會獲得獎勵。但是，有一個問題。這些動物不得不延遲它們的運動，直到發(fā)出一個音調或“go cue”。只有在 go cue 之后的正確動作才會得到獎勵。因此，老鼠保持一個他們將舔的方向的計劃，直到 go cue 并在之后執(zhí)行計劃的舔。
然后，科學家們將復雜的神經元活動模式與行為任務的相關階段聯系起來。研究人員發(fā)現，在 go 提示之后以及在運動計劃和執(zhí)行之間切換期間，大腦活動立即發(fā)生。這種大腦活動源于中腦、丘腦和皮層中的神經元回路。
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