运动皮层的输入使小鼠可以进行灵巧运动

2019年12月26日15:06:37运动皮层的输入使小鼠可以进行灵巧运动已关闭评论
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在昏昏欲睡的雾霾中,伸出手抓住您面前的咖啡杯似乎是在自动驾驶仪上发生的。但是缺乏咖啡因的大脑却在努力工作。它收集感官信息和其他类型

在昏昏欲睡的雾霾中,伸出手抓住您面前的咖啡杯似乎是在自动驾驶仪上发生的。但是缺乏咖啡因的大脑却在努力工作。它收集感官信息和其他类型的反馈-有关手臂相对于杯子在空间中的位置的线索-并将其发送到运动皮层。然后,运动皮层计划即将发生的运动,并告诉您的肌肉使之发生。

小鼠的新研究正在研究进入运动皮层的这些反馈信号的作用,弄清它们如何以及何时引导诸如抓握之类的灵巧运动。研究合著者霍华德·休斯医学研究所的珍妮莉亚研究园区的研究员布里顿·索尔布雷说,这是一个很大的悬而未决的问题。一些神经回路可以产生有节奏的,有规律的输出而无需持续的输入。正如来自骑手的一个微调可以将一匹马送入小跑一样,这些“中央模式生成器”可以帮助动物行走,游泳和飞行而不会受到持续的刺激。事实证明,不是运动皮层。

Sauerbrei说:“我们展示的是运动皮层与根本不同。”“你不能仅仅给皮质一个小小的踢动,让它起飞并自行产生这种模式。”Sauerbrei和他的同事在2019年12月25日的《自然》杂志上报告说,相反,运动皮层需要在整个运动中都得到反馈。

他和他的同事训练老鼠伸手抓住食物颗粒,这种行为取决于运动皮层。在某些动物中,它们关闭了丘脑,丘脑是大脑中的开关柜,可将感觉信息和其他类型的反馈引导至皮层或从皮层引导。

当研究人员在老鼠开始接触之前阻止了进入运动皮层的信号时,这些动物就没有开始运动。当到达的信号被阻止到达中途时,小鼠停止将其爪子移近颗粒。

研究人员表明,这些信号的节奏也很重要。在另一项实验中,他们刺激神经元以不同模式的传入信号从丘脑向皮层传送信号。刺激的频率影响运动皮层的输出,快速脉冲破坏了小鼠的抓握能力。

Janelia小组负责人,该论文的资深作者亚当·汉特曼(Adam Hantman)说,通过丘脑进入运动皮层的信号来自世界各地,目前尚不清楚哪些信号对引导运动最重要。丘脑的输入包括有关手臂位置的感觉信息,视觉信息,来自其他大脑区域的运动命令以及有关即将发生的运动的预测。Hantman的实验室计划使用Janelia项目团队Thalamoseq开发的工具,打开或关闭丘脑的特定区域,以测试哪些输入真正驱动了行为。

对于汉特曼来说,理解这些运动技能的复杂性使学习它们如此激动。他说:“如果您想了解一种行为,并且认为自己将要研究一个地区,那么您可能会处于困境。”“你需要了解整个中枢神经系统。”