中樞神經(jīng)系統(tǒng)的基本功能是協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。熟練的動(dòng)作需要許多要素，包括計(jì)劃、啟動(dòng)、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(shí)驗(yàn)中證明，大腦的感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮層對(duì)于啟動(dòng)和執(zhí)行復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)至關(guān)重要。暫時(shí)關(guān)閉大腦的這一部分會(huì)導(dǎo)致小鼠在訓(xùn)練任務(wù)中突然暫停，一旦運(yùn)動(dòng)皮層活動(dòng)恢復(fù)，它們就會(huì)成功恢復(fù)。
目前尚不清楚運(yùn)動(dòng)皮層是否是大腦隨意運(yùn)動(dòng)的主要指揮者，或者它的作用是否是微調(diào)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。這項(xiàng)新研究由 Janelia 小組組長(zhǎng) 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(dòng)對(duì)于發(fā)揮所學(xué)技能至關(guān)重要。
當(dāng)動(dòng)物計(jì)劃和執(zhí)行運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)皮層中的神經(jīng)元會(huì)放電，但這種活動(dòng)的確切影響尚不清楚。盡管人工刺激皮層可以引起動(dòng)物的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，但其他研究人員發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)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(dòng)作。例如，這些動(dòng)物確實(shí)往往會(huì)失去靈活性，通過(guò)擺動(dòng)肢體來(lái)適應(yīng)，而不是小心地將爪子移動(dòng)到目標(biāo)上。
漢特曼和同事認(rèn)為，他們可以通過(guò)光遺傳學(xué)(一種可以精確控制神經(jīng)活動(dòng)時(shí)間的技術(shù))來(lái)操縱運(yùn)動(dòng)皮層，從而更多地了解運(yùn)動(dòng)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(zhǎng)的激光脈沖來(lái)打開(kāi)或關(guān)閉這些神經(jīng)細(xì)胞的活動(dòng)。使用這種方法，漢特曼和他的團(tuán)隊(duì)可以在小鼠執(zhí)行任務(wù)時(shí)在特定時(shí)刻抑制運(yùn)動(dòng)皮層。一次只關(guān)閉運(yùn)動(dòng)皮層活動(dòng)幾秒鐘也會(huì)使小鼠不太可能學(xué)會(huì)補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)控制中的任何損傷，這是之前探索運(yùn)動(dòng)皮層作用的嘗試中的一個(gè)潛在的混雜因素。
漢特曼實(shí)驗(yàn)室的高級(jí)科學(xué)家郭建中(Jay)Guo花了幾個(gè)月的時(shí)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?cè)谌蝿?wù)期間使用光遺傳學(xué)來(lái)操縱動(dòng)物運(yùn)動(dòng)皮層的活動(dòng)。當(dāng)動(dòng)物開(kāi)始伸手去拿食物后，郭用激光束激活運(yùn)動(dòng)皮層區(qū)域控制動(dòng)作的抑制性神經(jīng)元。抑制性神經(jīng)元反過(guò)來(lái)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(lái)關(guān)閉自身，”漢特曼解釋道。他們認(rèn)為，這樣做可能會(huì)讓小鼠難以成功完成任務(wù)。
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