科学家们发现了一种触发计划运动执行的大脑回路

有计划的运动对我们的日常生活至关重要，而且通常需要延迟执行。小时候，我们蹲着站着准备好，但等待“GO!”的呼喊声。在从起跑线冲刺之前。作为成年人，我们等到红绿灯变绿后才转弯。在这两种情况下，大脑已经计划了我们的精确动作，但在特定提示(例如，“开始!”或绿灯)之前抑制它们的执行。现在，科学家们发现了大脑网络，它可以根据这个提示将计划转化为行动。mvo动博网

这一发现发表在科学杂志《细胞》上，是马克斯普朗克佛罗里达神经科学研究所、HHMI 珍妮莉亚研究园区、艾伦脑科学研究所等科学家合作的结果。在共同第一作者 Hidehiko Inagaki 博士和 Susu Chen 博士以及资深作者 Karel Svoboda 博士的带领下，科学家们着手了解我们环境中的线索如何触发有计划的运动。mvo动博网

“大脑就像管弦乐队，”稻垣博士说。“在交响乐中，乐器以不同的节奏和音色演奏不同的曲调。这些声音的集合形成了一个乐句。同样，大脑中的神经元以不同的模式和时间活跃。神经元活动的集合调节了我们行为的特定方面。”mvo动博网

例如，运动皮层是控制运动的大脑区域。运动皮层的活动模式在运动的计划和执行阶段之间存在显着差异。这些模式之间的过渡对于触发运动至关重要。然而，控制这种转变的大脑区域是未知的。“必须有大脑区域充当导体，”稻垣博士说。“这些区域监控环境线索并协调从一种模式到另一种模式的神经元活动。指挥确保计划在正确的时间转化为行动。”mvo动博网

为了识别作为引导者启动计划运动的神经回路，研究小组同时记录了数百个神经元的活动，同时一只老鼠执行了一个提示触发的运动任务。在这项任务中，训练老鼠在触到胡须时向右舔，如果没有触到胡须，则向左舔。如果动物以正确的方向舔舐，它们就会获得奖励。但是，有一个问题。这些动物不得不延迟它们的运动，直到发出一个音调或“go cue”。只有在 go cue 之后的正确动作才会得到奖励。因此，老鼠保持一个他们将舔的方向的计划，直到 go cue 并在之后执行计划的舔。mvo动博网

然后，科学家们将复杂的神经元活动模式与行为任务的相关阶段联系起来。研究人员发现，在 go 提示之后以及在运动计划和执行之间切换期间，大脑活动立即发生。这种大脑活动源于中脑、丘脑和皮层中的神经元回路。mvo动博网