摘要：大脑中深处的神经元不仅有助于引发运动，而且还以惊人的精度积极抑制它。这些发现尤其与更好地理解诸如帕金森氏病这样的神经系统疾病。...

大脑中深处的神经元不仅有助于引发运动，而且还以惊人的精度积极抑制它。这是巴塞尔大学研究人员和弗里德里希·米施尔生物医学研究所（FMI）的一项新研究的结论，该研究发表在《杂志》上自然。这些发现尤其与更好地理解诸如帕金森氏病这样的神经系统疾病。

伸手去拿苹果或将汤匙带到嘴里 - 这些看似简单的动作依赖于大脑中高度复杂的过程。该编排中的关键参与者是一个被称为基底神经节的深层大脑区域。长期以来，认为基底神经节的输出信号被认为主要充当制动，从而抑制了不必要的行为。

由西尔维亚·阿伯（Silvia Arber）教授领导的研究人员现在在小鼠中表明，基底神经节中的特定神经元就何时允许以及何时积极停止特定运动做出了高度精确的决定。这些动态信号共同许可运动的时机。

基底神经节：中央总机

这些见解挑战了基底神经节的长期模型。根据传统观点，基底神经节控制运动是通过不断抑制大脑中的运动中心，只有在允许运动时短暂地“释放制动器”。 Arber解释说：“但是，这种模型在复杂的运动方面差不多，例如武器和手的协调动作。”

这项研究的重点是所谓的底底nigra pars reticulata（SNR），这是基底神经节的主要输出站，该站点向脑干中的汽车中心发送信号。研究人员做出了令人惊讶的发现：该地区的神经元不仅会抑制运动。取而代之的是，它们显示出高度动态的活动模式 - 与正在执行的动作相当定时。在复杂行为期间，SNR神经元在活动增加和减少的活动之间多次切换，每个神经元具有其特定的动态模式。因此，基底神经节的输出的功能就像在繁忙的十字路口的交通信号灯系统一样起作用：根据计划的动作，每个灯都会呈绿色或红色以进行特定运动。这样，可以从单个运动中构建复杂的行为，并由SNR神经元提供的这些“ GO”和“停止”信号的时机控制。

细粒运动控制

为了调查这些过程，阿尔伯的两名博士生在小鼠中记录了大脑活动，因为这些学生用手伸手去拿食物。他们发现，单个SNR神经元的反应取决于运动阶段：当手臂到达时，手握住手臂或缩回时，特定的神经元会增加活性，而其他人则停止。这项研究的主要作者安东尼奥·法斯科尼（Antonio Falasconi）和哈什·卡诺迪亚（Antonio Falasconi）和哈什·卡诺迪亚（Harsh Kanodia）表示：“令人惊讶的是，这些信号有多细微。” “ SNR神经元仅在非常具体的运动中停止活动，并在其他其他人中增加它。”

然后，研究人员使用光遗传技术操纵SNR神经元。他们能够证明激活这些神经元阻止了行为 - 清楚地证明了它们的控制作用。也许最引人注目的是，即使是运动的最小变化也伴随着SNR信号的精确调整。脑干中的下游运动中心通过将信号发送回SNR来做出响应。因此，当SNR“交通信号灯”变成绿色时，下游神经元基本上按下了煤气踏板，从而可以执行运动。这表明了一个高度特定的，基于运动的编码系统 - 比一般的“ go”或“停止”机制更精细。

治疗运动障碍的新途径

该研究提供了生动的图片，即大脑如何通过激活和抑制的微调相互作用如何控制最微妙的运动 - 重塑了我们对运动控制的理解。这具有重要的医学意义：在帕金森氏症或舞蹈中的疾病中，这种微妙的平衡受到了破坏，导致了标志性的症状，例如难以发挥帕金森氏病患者的运动。首席研究员Arber解释说：“如果我们了解基底神经节如何协调正常运动，那么当该系统失去平衡时，我们可以开发更多的目标治疗方法。”