研究显示的大脑区域控制复杂的运动序列
在一套新颖的实验老鼠训练做一系列的动作,一时冲动的“改变”,约翰霍普金斯大学的科学家们报告他们已经确定了地区的动物的大脑执行复杂的交互控制能力,连续的运动,以及帮助老鼠反弹没有警告当他们的动作打断了。
这项研究,他们说,有一天可以帮助科学家寻找目标地区人,恢复运动功能造成的伤害或疾病。
约翰斯霍普金斯先于实验结果发表在3月9日自然。
基于受过专门训练的啮齿动物的大脑活动的测量,研究人员发现,三个主要的皮层区域具有不同的角色的老鼠浏览一系列运动:运动前区,主要运动和初级躯体感觉区。都是在上面层的哺乳动物的大脑和时尚的人安排在一个完全相似。
研究小组得出的结论是,主电机和初级躯体感觉区参与实时控制老鼠的立即运动,而运动前区似乎控制整个计划的动作序列,以及老鼠的反应和调整序列时意外中断。
动物的执行顺序动作,研究人员说,很有可能,运动前区发送电信号通过特殊的另外两个感觉运动皮质区神经细胞,和更多的研究计划图的路径之间的信号和皮质层。
“无论是一个奥运选手练习速降滑雪或者一个人做一个日常琐事,如开车,很多任务涉及学习序列的运动,”丹尼尔·奥康纳说,博士,副教授约翰霍普金斯大学医学院的神经科学。奥康纳带领的研究小组。这样的顺序和简单的动作似乎司空见惯的事情,他说,但是他们大脑中涉及复杂的组织和控制,和大脑必须不仅直接每个动作正确,也组织成一整个系列的运动有关。
当意外发生中断一个正在进行的序列,奥康纳说,大脑必须适应和直接身体重新配置实时序列。这个过程的失败可能导致灾难下降或车祸,例如。
长期以来,神经科学家研究哺乳动物如何赔偿当个体运动作为咖啡杯是达到中断,但这项新研究旨在解决跟踪的挑战时会发生什么复杂的几个动作序列必须实时重组弥补意外事件。
奥林匹克滑雪的,例如,滑雪预计执行一系列计划的运动方法和通过盖茨沿着下坡跑,但可能会时刻障碍物破坏滑雪的轨迹和力量的变化。
“哺乳动物的大脑如何感知线索,几乎瞬间,用它来完全切换从一个正在进行的运动到另一个序列仍然很大程度上是一个谜。”O'Connor worked with Duo Xu, Ph.D., a former graduate student in O'Connor's laboratory, to design a set of experiments in mice to track the brain regions that process the "change course" cue.
在这项研究中,研究人员首先创建了一个“课程”老鼠训练伸出舌头和触摸“端口”——金属管。调查人员把端口时,老鼠学会联系港口了。的跨度,港搬到其最终位置时,老鼠用舌头触摸了一下得到一个奖励。所有这些训练是为了模拟一个重复序列和预期学习运动,滑雪下坡运行的。
研究一个意想不到的线索如何促使大脑改变航向,研究者让老鼠做科学家称之为“回溯审判。”Instead of moving the port to the next in-sequence location, the researchers moved the port to an earlier location, so that when the mice extended their tongues, they failed to find the port, prompting them to reverse course, find the port, and progress through the course to get the treat.
“每个序列端口舔涉及一系列复杂的动作,老鼠的大脑需要正确地组织成一个运动计划,然后执行,但也迅速重组时发现预期的港口没有,”O ' connor说。
在实验中,研究人员使用大脑电极来跟踪和记录电信号在感觉运动皮层神经元中,控制整体运动。增加电活动与大脑活动增加。因为皮质的许多区域可以被激活时,老鼠穿过在实验中,研究人员用老鼠培育转基因大脑细胞,在大脑皮层的某些部分,可以有选择地“沉默”,或者释放。因此,科学家们可以缩小的位置大脑地区直接参与运动。
“结果提供一个新的照片的层次结构在感觉运动皮层神经网络管理顺序动作,”O ' connor说。“我们了解这些交互神经网络,我们更好地理解人类感觉运动功能障碍以及如何正确的。”
