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我们的大脑是怎么指挥肢体的?科学家利用晶须解决了这个千古难题

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 olivia chan • 2021-02-22 18:12:20 来源:前瞻网 E4406G0

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当我们看到前方的红色交通信号灯踩下汽车刹车时,大脑中一系列事件以闪电般的速度展开——交通信号灯的图像从我们的眼睛转移到视觉皮层,然后又与视觉前皮层通信-运动前皮层-参与准备和执行肢体运动的一部分大脑,最后将信号发送到我们的脚,踩下刹车。

然而,帮助身体执行从“看见”到“迈步”的大脑区域仍然是一个谜,难倒了许多神经科学家和心理学家。尽管科学家可以在实验室中轻松测量与感觉和运动相关的大脑活动,在大脑中进行感觉运动转换的内部过程是难以捉摸的,并且难以量化。

为了解开这个谜题,加利福尼亚大学河滨分校的一组神经科学家对小鼠进行了实验,训练小鼠感知其晶须一侧的轻微变形,并通过舔水口来报告是否感觉到了变形。研究人员随后通过使用鼠标执行刺激检测任务时产生的神经元语言(电信号),记录了可能传达这种感觉运动转换的某些大脑区域的神经元活动。

经过了一系列实验后,研究人员定位了一个传统上称为晶须运动皮层的大脑区域,以前认为该区域会影响鼠标移动晶须的方式,而研究发现该皮质区域能够将感觉输入从晶须偏转,转变为更大的运动:舔水口。

该团队使用简单但直观的数学工具将神经元的电活动转化为数字,这些数字描述了神经元对感觉输入的感知程度。 ,它们多少反映了即将来临的运动输出,以及它们如何很好地预测感官信息是否可以成功转换为正确的行为。 

接下来,研究小组计划将其研究重点放在晶须运动皮层上,以显示该区域内发生了什么,从而实现转化过程。 

本研究解决了一个根本性的问题,即在刺激检测过程中,感觉刺激表征在新皮层中的哪里转化为运动反应表征。此外,研究还显示了感觉和运动信号是如何在整个皮层中被放大和传播的。这些发现为研究感觉-运动转化的细胞和电路机制开辟了新的方向。

本研究以论文形式在线发表于eNeuro期刊上,题为“Cortical Localization of the Sensory-Motor Transformation in a Whisker Detection Task in Mice”。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

参考资料:

https://scitechdaily.com/scientists-solve-long-standing-brain-mystery-by-a-whisker/

论文链接:

https://doi.org/10.1523/ENEURO.0004-21.2021

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