科学家用晶须解决了长期存在的大脑谜团

加州大学河滨分校的老鼠研究表明，大脑中的感觉输入会转化为运动。

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，而视觉皮层又与运动前皮层进行通信-运动前皮层是参与准备和执行肢体运动的一部分大脑。然后将信号发送到我们的脚踩刹车。然而，帮助身体从“看见”到“迈步”的大脑区域仍然是一个谜，神经科学家和心理学家对此感到沮丧。

为了解开这个“黑匣子”，加利福尼亚大学河滨分校的一组神经科学家对老鼠进行了实验，以识别出超出感觉编码和运动编码功能的大脑区域，从而可能为研究细胞和电路机制开辟新的方向感觉运动转换。研究人员报告说，传统上将小鼠的晶须运动皮层定义为一个皮层区域，它与转化过程最直接相关。

在实验室中，研究人员训练小鼠感知胡须一侧的轻微偏斜，并通过舔水口来报告是否感觉到偏斜。

“我们通过使用老鼠执行刺激检测任务时产生的'神经元语言'（即电信号）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，”研究生赵然（Zhaoran Zhang）说。他是《神经科学研究生课程》的博士，也是该研究论文的第一作者，该论文发表在《神经科学协会》的开放获取期刊eNeuro上。

心理学系研究生，研究论文的第一作者Behzad Zareian解释说，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。

放大照片显示，从L到R，Behzad Zareian，Edward Zagha和Zhaoran Zhang。

Zareian说：“我们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，”我们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。一般的动作-在这种情况下要舔-而不仅仅是移动胡须。

通讯作者，心理学的助理教授爱德华·扎哈（Edward Zagha）是该小组的主要研究人员，他解释说，寻找操作感觉-运动转换的大脑区域的一个困难是，尽管科学家可以在实验室中轻松地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。

Zagha说：“我们的大脑在多个地方代表感觉和运动信息，并且经常以冗余的方式用于多种目的，例如微调未来的运动，增强知觉或存储记忆。”因此，科学家现在能够区分变换的位置和仅反映其他目的的感觉或运动信息的区域。这可以极大地改善针对有感觉和运动相关性脑缺损的患者的靶向治疗方法。

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。

Zagha说：“有趣的是，每个皮层区域都由多层神经元和多个亚型组成，例如兴奋性和抑制性神经元。”“因此，这扩大了我们对执行感觉运动转换的神经生物学回路的了解，并确定了可能的治疗干预部位，以调节这些脑功能。”

参考：Behzad Zareian，Zhaoran Zhang和Edward Zagha于2021年1月25日在eNeuro上发表的“小鼠晶须检测任务中感觉运动的皮质定位”，DOI：
10.1523 / ENEURO.0004-21.2021

该研究由白厅基金会和美国国立卫生研究院资助。