几十年来，科学家们一直在想，为什么人们只计划或想象锻炼，或者观察到其他人在锻炼，为什么大脑中控制锻炼的某些细胞会生气，但实际上不会自己动。
现在，芝加哥大学研究这一奥秘的科学家发现，运动皮层中的信号就像运动时的一系列离合器，这些信号可以被打断，从而减缓大脑运动的开始。
这一发现发表在《神经元》杂志上，可能有一天会导致帕金森病(一种运动障碍)患者的治疗。
神经学家、生物生物学和解剖学教授、该研究的资深作者Nicho Hatsopoulos博士说：“这项研究首次提供了大规模空间组织的大脑模式与行为相关的证据。”
众所周知，当人们考虑或计划运动时，运动皮层中的神经元会发出一种叫做振荡的信号。Hatsopoulos将此信号的功能与手动变速箱汽车中的离合器进行了比较：如果您踩下离合器踏板，然后踩下油门，汽车的发动机将会提速，但它不会移动，因为汽车不在档位上。同样，如果你只是想象移动你的手臂或者看着别人移动他们的手臂，运动皮层中的这个信号会保持不变甚至增加——但你不会移动你的手臂。只有当你准备好真正移动时，振动才会停止——本质上，离合器会将发动机接合到汽车的变速器上——你的手臂也会移动。
Hatsopoulos和他的团队发现，运动皮层中的“离合器”信号更好理解为不是一个离合器，而是多个离合器，它们以有组织的空间模式接合，可以从运动皮层的一端开始，在另一端结束。在每一个动作的开始，离合器的这种有组织的波动——实际上是成组的放电神经元——都参与其中。
Hatsopoulos说：“虽然之前在运动皮层的单个位置观察到了这种类似离合器的机制，但我们发现运动的开始与离合器在整个皮层表面的扩散有关。”“此外，我们提供了第一个因果证据，证明这一波是开始运动的必要条件。”
研究人员研究了三只猕猴，每次它们赢了一场电子游戏，就会赢得一个果汁奖。游戏要求猴子使用操纵杆将光标移动到屏幕上的目标。植入猴子运动皮层手臂/手区域的电极记录了操纵操纵杆时手臂运动的神经元活动。
通过电刺激运动皮层手臂/手区域的各个部位产生刺激波，研究人员可以在一定条件下破坏猴子的反应时间。当他们通过自然释放离合器来施加刺激时，猴子的运动开始保持不变。然而，当它们以相反的方向刺激细胞时，反应时间会变慢。
负责这项研究的有机生物学和解剖学系高级研究员Karthikeyan Balasubramanian博士说：“这项研究首次在逐个试验的基础上提供了这种离合器状机构的特征。”“此外，我们的刺激结果表明，当我们刺激与运动开始相关的自然波时，我们正在因果性地破坏波浪形的神经动力学。”
这种刺激方法有一天可能会帮助帕金森病患者通过电刺激时空组织运动皮层中的电极来开始锻炼。重要的是，这种新颖的刺激方法可能有助于理解整个大脑的大规模神经模式。
该团队目前正在研究，在运动舌头时，运动皮层中是否会出现类似的信号模式，以及是否也有可能通过微刺激控制舌头运动的开始。
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