在昏昏欲睡的霧霾中，伸出手抓住您面前的咖啡杯似乎是在自動(dòng)駕駛儀上發(fā)生的。但是缺乏咖啡因的大腦卻在努力工作。它收集感官信息和其他類型的反饋-有關(guān)手臂相對(duì)于杯子在空間中的位置的線索-并將其發(fā)送到運(yùn)動(dòng)皮層。然后，運(yùn)動(dòng)皮層計(jì)劃即將發(fā)生的運(yùn)動(dòng)，并告訴您的肌肉使之發(fā)生。

小鼠的新研究正在研究進(jìn)入運(yùn)動(dòng)皮層的這些反饋信號(hào)的作用，弄清它們?nèi)绾我约昂螘r(shí)引導(dǎo)諸如抓握之類的靈巧運(yùn)動(dòng)。研究合著者霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所的珍妮莉亞研究園區(qū)的研究員布里頓·索爾布雷說(shuō)，這是一個(gè)很大的懸而未決的問(wèn)題。一些神經(jīng)回路可以產(chǎn)生有節(jié)奏的，有規(guī)律的輸出，而無(wú)需持續(xù)的輸入。正如來(lái)自騎手的一個(gè)微調(diào)可以將一匹馬送入小跑一樣，這些“中央模式生成器”可以幫助動(dòng)物行走，游泳和飛行而不會(huì)受到持續(xù)的刺激。事實(shí)證明，不是運(yùn)動(dòng)皮層。

Sauerbrei說(shuō)：“我們展示的是運(yùn)動(dòng)皮層與根本不同。您不能只給皮層一點(diǎn)踢，就讓它起飛并自行產(chǎn)生圖案。”

該研究的合著者Britton Sauerbrei

Sauerbrei和他的同事在2019年12月25日的《自然》雜志上報(bào)告說(shuō)，相反，運(yùn)動(dòng)皮層需要在整個(gè)運(yùn)動(dòng)中都得到反饋。

他和他的同事訓(xùn)練老鼠伸手抓住食物顆粒，這種行為取決于運(yùn)動(dòng)皮層。在某些動(dòng)物中，它們關(guān)閉了丘腦，丘腦是大腦中的開(kāi)關(guān)柜，可將感覺(jué)信息和其他類型的反饋引導(dǎo)至皮層或從皮層引導(dǎo)。

研究人員表明，這些信號(hào)的節(jié)奏也很重要。在另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，他們刺激神經(jīng)元以不同模式的傳入信號(hào)從丘腦向皮層傳送信號(hào)。刺激的頻率影響運(yùn)動(dòng)皮層的輸出，快速脈沖破壞了小鼠的抓握能力。當(dāng)研究人員在老鼠開(kāi)始接觸之前阻止了進(jìn)入運(yùn)動(dòng)皮層的信號(hào)時(shí)，這些動(dòng)物就沒(méi)有開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。當(dāng)?shù)竭_(dá)的信號(hào)被阻止到達(dá)中途時(shí)，小鼠停止將其爪子移近顆粒。

Janelia小組負(fù)責(zé)人，該論文的資深作者亞當(dāng)·漢特曼(Adam Hantman)說(shuō)，通過(guò)丘腦進(jìn)入運(yùn)動(dòng)皮層的信號(hào)來(lái)自世界各地，目前尚不清楚哪些信號(hào)對(duì)引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)最重要。丘腦的輸入包括有關(guān)手臂位置的感覺(jué)信息，視覺(jué)信息，來(lái)自其他大腦區(qū)域的運(yùn)動(dòng)命令以及有關(guān)即將發(fā)生的運(yùn)動(dòng)的預(yù)測(cè)。Hantman的實(shí)驗(yàn)室計(jì)劃使用Janelia項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)Thalamoseq開(kāi)發(fā)的工具，打開(kāi)或關(guān)閉丘腦的特定區(qū)域，以測(cè)試哪些輸入真正驅(qū)動(dòng)了行為。

對(duì)于漢特曼來(lái)說(shuō)，理解這些運(yùn)動(dòng)技能的復(fù)雜性使學(xué)習(xí)它們?nèi)绱思?dòng)。他說(shuō)：“如果您想了解一種行為，并且認(rèn)為自己將要研究一個(gè)地區(qū)，那么您可能會(huì)處于困境。”“你需要了解整個(gè)中樞神經(jīng)系統(tǒng)。”