由Cedars-Sinai研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)，大腦中有一個(gè)控制伸手和抓握能力的標(biāo)記物，這是一種基本的精細(xì)運(yùn)動(dòng)技能，在運(yùn)動(dòng)或神經(jīng)損傷(如中風(fēng))中經(jīng)常受損。

發(fā)表在eNeuro雜志上的研究結(jié)果提供了對(duì)運(yùn)動(dòng)技能學(xué)習(xí)的神經(jīng)機(jī)制的見(jiàn)解，這些機(jī)制可以幫助中風(fēng)后運(yùn)動(dòng)障礙的患者進(jìn)行更有效的腦刺激療法。

“中風(fēng)患者的主要抱怨之一是他們無(wú)法完成抓取動(dòng)作，”Cedars-Sinai神經(jīng)病學(xué)和生物醫(yī)學(xué)科學(xué)中心助理教授Tanuj Gulati博士說(shuō)。

“許多患者可能能夠通過(guò)一些恢復(fù)達(dá)到他們想要的目標(biāo)，但他們無(wú)法準(zhǔn)確地掌握它。因此，我們希望了解大腦如何產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)并學(xué)習(xí)新的靈巧/精細(xì)運(yùn)動(dòng)技能，以便我們可以潛在地開(kāi)發(fā)新的治療策略來(lái)修復(fù)這些殘疾。

為了更好地了解運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)過(guò)程中大腦的變化，研究人員在練習(xí)熟練的伸展任務(wù)時(shí)觀察了大鼠運(yùn)動(dòng)皮層和小腦的大腦生理活動(dòng)。

運(yùn)動(dòng)皮層是所有運(yùn)動(dòng)的主要驅(qū)動(dòng)力，通過(guò)招募神經(jīng)系統(tǒng)中的各種目標(biāo)來(lái)控制手臂運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)皮層的一個(gè)基本投影是小腦，小腦是大腦中擁有整個(gè)身體一半以上神經(jīng)元的部分。

然而，運(yùn)動(dòng)皮層和小腦之間的活動(dòng)作為精細(xì)運(yùn)動(dòng)技能的學(xué)習(xí)方式尚未得到廣泛理解。

使用健康的大鼠，研究人員長(zhǎng)期記錄了運(yùn)動(dòng)皮層和小腦皮層，因?yàn)閯?dòng)物被訓(xùn)練了五天，以執(zhí)行精細(xì)的運(yùn)動(dòng)任務(wù)，在那里它們伸手去拿放置在離它們一定距離的糖丸。老鼠必須伸手抓住顆粒并取回它才能成功完成試驗(yàn)。

然后，研究小組比較了訓(xùn)練早期和后期的神經(jīng)活動(dòng)，看看隨著嚙齒動(dòng)物熟練完成這項(xiàng)任務(wù)，大腦發(fā)生了什么變化。

研究人員發(fā)現(xiàn)，隨著大鼠熟練完成這項(xiàng)任務(wù)，他們?cè)谟涗浀膬蓚€(gè)區(qū)域發(fā)展了同步的低頻振蕩活動(dòng)，這些區(qū)域隨著技能的鞏固而出現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)皮層和小腦網(wǎng)絡(luò)中。這項(xiàng)活動(dòng)還協(xié)調(diào)了這兩個(gè)區(qū)域的神經(jīng)尖峰，以成功地執(zhí)行伸手到掌握的任務(wù)。

有趣的是，研究小組沒(méi)有觀察到在五天內(nèi)沒(méi)有獲得該任務(wù)專業(yè)知識(shí)的大鼠中出現(xiàn)低頻振蕩活動(dòng)。

“我們能夠證明這項(xiàng)活動(dòng)是技能學(xué)習(xí)的標(biāo)志，”古拉蒂說(shuō)。“了解健康大腦中的這些機(jī)制是檢查中風(fēng)后大腦中類(lèi)似活動(dòng)是否減弱的重要前提，并且可以在恢復(fù)過(guò)程中作為生物標(biāo)志物。然后，這種活動(dòng)可以成為電刺激方法的目標(biāo)，以促進(jìn)中風(fēng)后的運(yùn)動(dòng)恢復(fù)。

Gulati現(xiàn)在正在努力在中風(fēng)大鼠中重復(fù)這項(xiàng)工作，看看運(yùn)動(dòng)皮層和小腦中的這種協(xié)調(diào)的低頻活動(dòng)在中風(fēng)后是否會(huì)在動(dòng)物中變得弱，并且隨著大鼠恢復(fù)其伸展和抓取能力而重新激增。