新发现的运动学习脑回路

大脑如何获得新的运动技能?今天(2 月 9 日)发表在科学杂志《科学进展》上的一项新研究揭示了一种新发现的大脑回路，它可能赋予我们这种非凡的能力。

皮层如何与纹状体对话

皮层构成了我们大脑的外层，是终极的多任务处理者，涉及从语言和认知到记忆和自主行动的一切。您现在正在使用它来阅读这句话。但它并不是单独行动，而是与许多其他大脑区域建立了广​​泛的联系。

“我们对皮层中的两种主要类型的细胞特别感兴趣，即 IT(脑内)和 PT(锥体束)神经元，”该研究的第一作者 Nicolas Morgenstern 说，该研究是当时在该小组中开发的。作者：Rui Costa，位于葡萄牙里斯本的 Champalimaud 基金会。“IT 细胞和 PT 细胞都将信号从皮层发送到另一个深埋在大脑中的区域，称为纹状体。这些‘皮质 - 纹状体’连接(即从皮层到纹状体的连接)对于运动学习非常重要，并且已经与帕金森病等运动障碍有关。”

这就是我们故事中的第三个主要角色出现的地方：棘状投射神经元 (SPN)，它占纹状体中 95% 的神经元。SPN 由 IT 和 PT 细胞直接接触。“我们想了解 IT 和 PT 细胞在这个大脑回路中的不同作用，这对运动学习和行为非常重要。”

照亮大脑以发现新路径

为了更好地理解这些皮质纹状体连接，作者利用了(几乎)每个神经科学家的工具箱中都存在的一种技术：光遗传学，一种使用光控制细胞活动的方法。正如 Morgenstern 解释的那样，“我们在小鼠中对 IT 或 PT 细胞进行了基因工程，使我们能够使用光遗传学独立激活这些细胞类型，并测量它们对纹状体中 SPN 的不同影响。”

使用这种方法，在体外记录神经元的活动时，作者发现了一种新的皮质纹状体通路。在这个途径中，出现了第四个主要参与者：纹状体胆碱能中间神经元 (ChIs)。作为三人接力中的“中间人”，纹状体中的 Chis 接收来自 PT 细胞的输入，进而激发 SPN。“我们发现 PT 细胞优先连接到间接激活 SPN 的 Chis，”Morgenstern 说。

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