研究表明皮層指揮熟練運動的表現(xiàn)

中樞神經(jīng)系統(tǒng)的基本功能是協(xié)調(diào)運動。熟練的動作需要許多要素，包括計劃、啟動、執(zhí)行和完善?；羧A德休斯醫(yī)學(xué)研究所珍妮莉亞研究園的科學(xué)家在小鼠實驗中證明，大腦的感覺運動皮層對于啟動和執(zhí)行復(fù)雜的運動至關(guān)重要。暫時關(guān)閉大腦的這一部分會導(dǎo)致小鼠在訓(xùn)練任務(wù)中突然暫停，一旦運動皮層活動恢復(fù)，它們就會成功恢復(fù)。

目前尚不清楚運動皮層是否是大腦隨意運動的主要指揮者，或者它的作用是否是微調(diào)復(fù)雜的運動。這項新研究由 Janelia 小組組長 Adam Hantman 領(lǐng)導(dǎo)，并于 2016 年 2 月 1 日發(fā)表在《eLife》雜志上，表明大腦這一部分的活動對于發(fā)揮所學(xué)技能至關(guān)重要。

當(dāng)動物計劃和執(zhí)行運動時，運動皮層中的神經(jīng)元會放電，但這種活動的確切影響尚不清楚。盡管人工刺激皮層可以引起動物的復(fù)雜運動，但其他研究人員發(fā)現(xiàn)，運動皮層受到不可逆損傷的小鼠仍然能夠完成習(xí)得的一系列動作。例如，這些動物確實往往會失去靈活性，通過擺動肢體來適應(yīng)，而不是小心地將爪子移動到目標(biāo)上。

漢特曼和同事認(rèn)為，他們可以通過光遺傳學(xué)(一種可以精確控制神經(jīng)活動時間的技術(shù))來操縱運動皮層，從而更多地了解運動皮層的精確作用。該技術(shù)涉及將光敏蛋白傳遞到所研究的特定神經(jīng)細(xì)胞，然后使用正確波長的激光脈沖來打開或關(guān)閉這些神經(jīng)細(xì)胞的活動。使用這種方法，漢特曼和他的團隊可以在小鼠執(zhí)行任務(wù)時在特定時刻抑制運動皮層。一次只關(guān)閉運動皮層活動幾秒鐘也會使小鼠不太可能學(xué)會補償運動控制中的任何損傷，這是之前探索運動皮層作用的嘗試中的一個潛在的混雜因素。

漢特曼實驗室的高級科學(xué)家郭建中(Jay)Guo花了幾個月的時間耐心地訓(xùn)練小鼠伸手抓住食物顆粒，然后將顆粒放入嘴里食用。然后，科學(xué)家們在任務(wù)期間使用光遺傳學(xué)來操縱動物運動皮層的活動。當(dāng)動物開始伸手去拿食物后，郭用激光束激活運動皮層區(qū)域控制動作的抑制性神經(jīng)元。抑制性神經(jīng)元反過來又關(guān)閉附近的興奮性神經(jīng)元。“我們本質(zhì)上是利用大腦皮層來關(guān)閉自身，”漢特曼解釋道。他們認(rèn)為，這樣做可能會讓小鼠難以成功完成任務(wù)。

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