脊髓中的运动单元可能比我们想象的要灵活得多

当人类和其他哺乳动物进行自主运动时，会发生一系列神经过程。大脑皮层，大脑的外部区域，向脊髓中的运动单位(即神经元)发送信号，从而激活单个肌肉。

过去的神经科学研究表明大脑皮层不控制单个电机单元，而是向电机单元池发送“公共指令”。此外，实验证据支持这一假设，即这些运动单元是以一种刚性的，而不是适应性的方式被招募的。

哥伦比亚大学的研究人员最近进行了一项研究，旨在调查这两种被广泛接受的关于自主运动背后神经过程的观点是否可靠。他们的研究结果发表在自然神经科学表明大脑皮层对运动单位的控制可能比过去的研究表明的要灵活得多。

“考虑一下你腿部的肌肉，比如股四头肌，它可以使腿部伸直，在跑步、骑自行车或滑雪时使用，”进行这项研究的研究人员之一马克·m·丘克兰(Mark M. Churchland)告诉MedicalXpress。“那块肌肉会被很多东西(比如1000个)刺激运动神经元它们生活在你的脊髓里。我们这个领域的一个长期信念是，那1000神经元一起行动，一致行动，以一种非常坚定的方式。”

如果运动神经元以一种僵硬的方式串联起作用，那么产生一种特定的力总是需要激活相同数量的神经元。无论人类或动物从事何种特定活动，神经元的数量都将保持不变。

丘奇兰解释说:“例如，假设某一种力需要激活500个神经元，那么产生这种力将总是使用相同的500个神经元，无论你是在跑步、骑自行车、跳跃，还是在瑜伽中做椅子姿势等等。”

“当然，不一定要这样做，因为你可以在坐椅子的时候用一组总数，在跳的时候用另一组500，但这样做会让生活变得复杂。人们认为，如果始终使用相同的500，会更好、更简单、更直接。”

虽然这种长期以来关于神经活动参与自主运动的信念看起来简单而直接，但它并不能解释个体运动神经元之间的差异。事实上，现在已知神经元有专门的功能，这意味着它们在某些方面比其他方面更好。

“一些神经元会刺激肌肉纤维，这些肌肉纤维收缩缓慢，往往具有抗疲劳能力，”丘奇兰说。“其他神经元的激发方式不同肌肉纤维收缩很快，但疲劳也很快。如果大脑以一种“最佳”的方式工作，它就会关心这个。换句话说，最好在瑜伽时使用第一种神经元，在跳跃时使用第二种神经元。”

尽管一些神经科学家认为，大脑皮层可能会根据我们从事的体育活动类型激活不同的神经元，但到目前为止，这一直被广泛认为是一个有争议的假设。人们普遍认为，人类和哺乳动物的运动所涉及的神经过程并没有那么灵活，因为它优先考虑简单而不是效率。

为了验证这一说法是否正确，丘奇兰和他的同事开发了一种新的等距任务(即涉及特定肌肉或肌肉的收紧和收缩的任务)肌肉组)。这项任务使他们能够可靠地记录恒河猕猴在快速改变运动方式时运动单元的活动运动模式和行为。

“我们通过记录肌肉(运动神经元发送投影的地方)来观察运动神经元的活动，”丘奇兰说。“我们在比之前检查的更多种类的运动中进行了研究，我们同时观察到更多的神经元(都是在同一时间，在同一组运动中)，比之前完成的更多。”

研究人员收集的结果非常有趣，因为他们推翻了公认的观点电动机神经元以一种僵硬的方式一起被激活。在未来，这项研究提供的见解可能会导致新的和重要的发现，关于大脑和神经元如何在大脑中脊髓真正支持志愿运动。

“我们发现，我们的大脑、身体和肌肉的灵活性比我们之前想象的要大得多，”丘奇兰补充说。“它们可以针对不同情况优化动作，比人们想象的要有效得多。这意味着，在某种意义上，我们的大脑有一个比我们意识到的更复杂的工作。大脑不仅要决定使用多少力，还必须弄清楚哪些神经元应该产生这种力。”

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