研究确定了负责运动技能学习的大脑变化

由Cedars-Sinai研究人员领导的一项新研究发现，大脑中有一个控制伸手和抓握能力的标记物，这是一种基本的精细运动技能，在运动或神经损伤(如中风)中经常受损。

发表在eNeuro杂志上的研究结果提供了对运动技能学习的神经机制的见解，这些机制可以帮助中风后运动障碍的患者进行更有效的脑刺激疗法。

“中风患者的主要抱怨之一是他们无法完成抓取动作，”Cedars-Sinai神经病学和生物医学科学中心助理教授Tanuj Gulati博士说。

“许多患者可能能够通过一些恢复达到他们想要的目标，但他们无法准确地掌握它。因此，我们希望了解大脑如何产生运动并学习新的灵巧/精细运动技能，以便我们可以潜在地开发新的治疗策略来修复这些残疾。

为了更好地了解运动学习过程中大脑的变化，研究人员在练习熟练的伸展任务时观察了大鼠运动皮层和小脑的大脑生理活动。

运动皮层是所有运动的主要驱动力，通过招募神经系统中的各种目标来控制手臂运动。运动皮层的一个基本投影是小脑，小脑是大脑中拥有整个身体一半以上神经元的部分。

然而，运动皮层和小脑之间的活动作为精细运动技能的学习方式尚未得到广泛理解。

使用健康的大鼠，研究人员长期记录了运动皮层和小脑皮层，因为动物被训练了五天，以执行精细的运动任务，在那里它们伸手去拿放置在离它们一定距离的糖丸。老鼠必须伸手抓住颗粒并取回它才能成功完成试验。

然后，研究小组比较了训练早期和后期的神经活动，看看随着啮齿动物熟练完成这项任务，大脑发生了什么变化。

研究人员发现，随着大鼠熟练完成这项任务，他们在记录的两个区域发展了同步的低频振荡活动，这些区域随着技能的巩固而出现在运动皮层和小脑网络中。这项活动还协调了这两个区域的神经尖峰，以成功地执行伸手到掌握的任务。

有趣的是，研究小组没有观察到在五天内没有获得该任务专业知识的大鼠中出现低频振荡活动。

“我们能够证明这项活动是技能学习的标志，”古拉蒂说。“了解健康大脑中的这些机制是检查中风后大脑中类似活动是否减弱的重要前提，并且可以在恢复过程中作为生物标志物。然后，这种活动可以成为电刺激方法的目标，以促进中风后的运动恢复。

Gulati现在正在努力在中风大鼠中重复这项工作，看看运动皮层和小脑中的这种协调的低频活动在中风后是否会在动物中变得弱，并且随着大鼠恢复其伸展和抓取能力而重新激增。