感觉运动纹状体在行为领域中的差异性运动编码反映其对运动的不同贡献

时间:2025年8月12日
来源:Nature Neuroscience

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来自Hardcastle和Marshall团队的研究人员通过对比大鼠在自由探索和任务执行时的神经活动,揭示了背外侧纹状体(DLS)的功能特异性:该脑区对任务导向行为至关重要,却不影响自然行为(如理毛、行走)。研究发现DLS在两类行为中虽均编码运动学特征,但 kinematic codes 存在显著差异,表明基底神经节并非普适性运动控制器,而是通过切换输出模式来塑造任务特异性行为。

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基底神经节的感觉运动分支(背外侧纹状体, dorsolateral striatum/DLS)作为哺乳动物运动控制网络的核心组件,其功能定位一直存在争议:究竟是支持所有运动,还是专精于任务导向行为?为解决这一问题,研究者在大鼠模型中设计了两类行为范式——可表达自然行为的自由探索环境,以及需要特定动作序列的运动任务。

与既往研究结论形成鲜明对比的是,DLS损毁实验显示:该脑区对理毛(grooming)、直立探索(rearing)等自发行为毫无影响,却对任务学习相关的动作生成不可或缺。通过跨行为域的神经活动比对,团队发现DLS在两种场景下均能反映运动学参数(kinematics),但编码模式存在戏剧性差异——就像同一台计算机在不同程序中切换了运算语言。

这些发现颠覆了传统认知:感觉运动基底神经节并非哺乳动物运动的"必选模块",而是通过将神经输出切换到"运动潜能空间"(motor-potent space),像专业教练般精准塑造任务相关的行为模式。该研究为理解帕金森病等运动障碍的靶向治疗提供了新视角——或许某些"故障"只发生在特定行为模式下。

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