一波又一波的“魔爪”如何在帮助我们的大脑运动皮层发起运动

几十年来,科学家们想知道为什么在大脑中控制运动的特定细胞火当人们简单的计划或设想做运动,或者观察别人做运动,但实际上并没有移动。

现在,芝加哥大学的科学家研究这个神秘发现信号运动皮层就像一系列的离合器移动时,这些信号可以扰乱减缓大脑的开始运动。

研究结果,发表在《华尔街日报》神经元,可能会导致一天治疗帕金森病、运动障碍。

“这项工作提供了第一手的证据表明,大规模、空间组织大脑模式行为相关的,”神经学家说Nicho Hatsopoulos,博士,生物的生物学和解剖学教授和这项研究的资深作者。

众所周知,当一个人考虑或计划一场运动,神经元火马达皮质并创建一个称为β振荡信号。Hatsopoulos把这个信号的作用比作一辆带有手动变速器的离合器:如果你将离合器踏板,然后按气体,汽车引擎将rev-but它不会移动,因为汽车齿轮。同样地,如果你简单地想象移动你的手臂或观察别人他们的手臂移动,这个信号在你运动皮层维持甚至intensifies-but你不移动你的手臂。只有当你准备此举β振荡cease-essentially,离合器使发动机之相应的传播你的手臂动作。

Hatsopoulos和他的团队已经发现,这种“离合器”运动皮层信号是更好的理解为不是一个,而是多个离合器参与有组织的空间模式,可以开始两端的运动皮层和终止。每次发起一场运动,这波clutches-in组织现状,解雇neurons-engages组。

“虽然这个clutch-like机制曾经运动皮层观察到单一的网站,我们发现运动起始与扩散波的魔爪皮质表面,“Hatsopoulos说。“此外,我们提供了第一个因果关系的证据表明这种波是启蒙运动的必要条件。”

研究人员研究了三恒河猕猴那些获得果汁每次赢了游戏。游戏要求猴子使用操纵杆移动光标在屏幕上的目标。电极植入猴子的手臂/手区域的运动皮层的神经活动记录手臂运动参与操纵操纵杆。

电microstimulating多个站点的手臂/手的运动皮层区域创造一波又一波的刺激,研究人员能够干扰在一定条件下猴子的反应时间。当他们应用刺激的方式跟着的自然波离合器释放,猴子开始运动保持不变。但当他们刺激了细胞在波的方向相反,反应时间放缓。

“这项研究首次提供了一个描述trial-by-trial clutch-like机制的基础上,“Balasubramanian说Karthikeyan,博士,高级研究员的生物的生物学和解剖学,他领导了这一研究。刺激“此外,我们的结果表明,我们是有着因果干扰波神经动力学刺激对自然与运动起始波。”

刺激的方法可能有一天帮助患有疾病如帕金森通过时空组织帮助他们发起运动,运动皮层电刺激电极。重要的是,这部小说刺激方法可能是有用的在理解大规模神经模式在整个大脑。

团队正在研究是否相似的信号发生在运动时运动皮层的舌头,和舌头的运动是否启动也可以通过刺激微操纵。