研究人员发现了控制手部运动的新大脑通路
拿起一片披萨或发送一条短信:科学家们长期以来一直认为，这些动作和相关动作的大脑信号来自大脑额叶的运动区域，该区域控制着自主运动。
但这可能并不总是对的。匹兹堡大学医学院和匹兹堡大学大脑研究所(UPBI)的神经科学家发现了一种新的大脑通路，它可能是我们协调大脑的能力的基础手的动作需要伸手去操作我们周围的物体。这一发现是在非人类灵长类动物模型中发现的，但研究人员认为，类似的途径可能也存在于人类中。
研究结果发表在本周的杂志上美国国家科学院院刊，表明神经通路不是起源于额叶，但从后顶叶皮层(PPC)，科学家们以前认为这一大脑区域只与联想感官输入和建立个人外空间的表征有关。
“这些发现打破了大脑中一个被称为中央沟的沟壑——密西西比河一样的分隔——将控制感觉和运动功能的区域分开的铁一般的规则，”资深作者彼得·斯特里克博士说，他是神经科学的托马斯·德特教授，皮特医学院神经生物学的特聘教授和主席，UPBI的科学主任。“这对我们如何理解有影响手运动也许能帮助我们为那些运动机能受到影响，比如那些中风的人。我们的研究也将对研究神经修复术和脑机接口的研究人员的努力产生直接影响。”
三十多年前，著名神经科学家弗农·蒙特卡斯尔(Vernon Mountcastle)提出在PPC中存在一个运动控制中心，并将其称为“指挥装置”，用于在直接的外部空间中操作四肢、手和眼睛。
在目前的研究中，斯特里克和他的团队证实了这种指挥装置的存在，并展示了一种新的途径，将PPC直接连接到控制手部运动的脊髓神经元上。
研究小组在非人灵长类动物模型上进行了三次独立的实验，得出了这一发现。他们首先表明，在PPC的一个被称为“外侧区域5”的区域，电刺激会诱发动物的手指和手腕运动。当他们将一种蛋白质标记物注入5号侧区时，他们发现这种标记物会到达脊髓，并在神经元控制的同一位置结束手的肌肉都在现场，说明有联系。
“从PPC到脊髓和手的线路和连接看起来非常类似于那些从额叶被广泛研究的连接。相似的形式表明在控制运动方面有相似的功能，”Jean-Alban Rathelot博士说，他是斯特里克实验室的研究助理，也是这项新研究的主要作者。
在他们最后的实验中，他们使用了一种狂犬病毒作为“追踪器”，因为它有能力跨越连接的神经元。研究小组发现，当他们将病毒注射到手部肌肉中时，它确实被传输回PPC的同一区域的神经元中，在那里刺激会引起手部运动。这一结果表明存在一条从侧区5到脊髓控制手部肌肉的区域。
“我们从之前的研究中知道，遭受痛苦的人大脑神经生物学研究副教授、该研究的合著者理查德·杜姆博士说:“在这个区域受伤的人在灵巧的手指动作上有困难，比如在一个装有许多其他东西的袋子里找钥匙，这有力地支持了我们的发现。”
斯特里克和他的团队认为，从额叶和PPC控制手部运动的多条途径可以共同执行一项复杂的手部任务，或者可以并行工作以加速运动，就像计算机中的多个处理器可以提高效率一样。
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