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)學研究所珍妮莉亞研究園的科學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)行復雜的運動至關(guān)重要。暫時關(guān)閉大腦的這一部分會導致小鼠在訓練任務(wù)中突然暫停，一旦運動皮層活動恢復，它們就會成功恢復。
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)復雜的運動。這項新研究由 Janelia 小組組長 Adam Hantman 領(lǐng)導，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)揮所學技能至關(guān)重要。
當動物計劃和執(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上。
漢特曼和同事認為，他們可以通過光遺傳學(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家郭建中(Jay)Guo花了幾個月的時間耐心地訓練小鼠伸手抓住食物顆粒，然后將顆粒放入嘴里食用。然后，科學家們在任務(wù)期間使用光遺傳學來操縱動物運動皮層的活動。當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。他們認為，這樣做可能會讓小鼠難以成功完成任務(wù)。
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