摘要
一项新研究挑战了长期以来认为纹状体负责选择动作的观点。研究人员发现，纹状体和运动皮层并非用于决策，而是共同协作以细化运动细节，例如如何伸手抓取物体。通过一种新颖的“伸手拉动”系统，他们记录了小鼠的神经活动，发现这两个区域在运动执行期间活跃，而非决策期间。这些发现可能重塑我们对运动控制的理解，并有助于改善帕金森病和亨廷顿病等运动障碍的治疗。

关键事实

• 纹状体角色重新定义：纹状体用于微调运动参数，而非选择动作。

• 运动皮层协作：纹状体和运动皮层共同协作以细化运动执行。

• 对运动障碍的意义：理解纹状体的真实角色可能为帕金森病和亨廷顿病提供更好的治疗方法。

来源：霍华德·休斯医学研究所（HHMI）

研究背景

当你权衡两种可能的动作时，你的大脑需要决定做什么以及如何做。例如，如果一本书和一个杯子并排放在桌子上，你的大脑必须决定是阅读小说还是喝咖啡——选择要执行的动作。同时，你的大脑还需要确定是向一侧伸手20度拿书，还是向另一侧伸手20度拿杯子——细化动作的执行细节。

几十年来，大多数神经科学家认为，大脑的一个区域——基底节负责动作选择，而另一个区域——运动皮层负责动作细化。然而，Janelia研究所Dudman实验室的研究人员通过一种新颖的系统发现，基底节的一部分——纹状体并不像之前认为的那样参与动作选择。相反，纹状体和运动皮层共同协作以细化运动参数，从而完成动作。

研究方法与发现

这项研究始于十年前，当时Dudman及其团队开始观察到与现有模型相矛盾的纹状体数据。他们的数据与其他关于纹状体的观察结果一致，质疑了其传统角色。例如，纹状体与运动系统相连，暗示它可能参与行为的机械方面。此外，患有影响基底节的运动障碍（如帕金森病或亨廷顿病）的患者在决定做什么时没有问题，但在移动肢体执行动作时却存在困难。

为了验证他们的假设，研究人员设计了一项实验，其中动作几乎相同——拿起一本书与拿起杯子的动作仅略有不同。在这种情况下，神经活动模式在细化动作时相似，但在选择动作时不同。这使得研究人员能够区分这两种动作。

研究团队与Janelia实验技术部门合作，设计了一种新颖的“伸手拉动”系统，其中操纵杆可以位于两个略微不同的位置，需要几乎相似的动作来操作。研究人员同时记录了小鼠在伸手拉动操纵杆以获取水奖励时纹状体和运动皮层的神经活动。他们发现，当动物在不同位置伸手拉动操纵杆时，两个脑区的神经活动是相同的。

这些结果表明，纹状体和运动皮层都参与动作细化而非选择，并且它们共同协作以使动物能够选择如何执行动作。

研究意义

这项研究提出了关于这两个脑区如何协调以实现相同功能的问题。与多个脑区执行完全相同功能（可能导致“厨房里厨师太多”）不同，每个脑区可能贡献了微妙的差异。新发现表明，行为并非由单一主体产生，而是许多部分主体共同协作的结果。

此外，这项研究还详细介绍了一种新颖的系统，用于测试不同脑区在灵活目标导向动作中的角色。研究人员表示，Janelia的环境为这一项目提供了强大的支持。

Dudman表示：“在一个可以说‘我相信我们可以及时构建所需的新实验硬件’的环境中，这产生了巨大的影响。这不仅加快了速度，还将机会成本从阈值以上降低到阈值以下，使我们能够真正尝试。”

关于这项神经科学研究

• 作者：Nanci Bompey

• 来源：霍华德·休斯医学研究所（HHMI）

• 联系人：Nanci Bompey – HHMI

参考文献
Dudman, J. et al. “Conjoint specification of action by neocortex and striatum.” Neuron.