约翰霍普金斯大学(Johns Hopkins)的科学家们在一组新颖的实验中，训练老鼠做一系列动作，并在一时冲动下“改变方向”。他们报告说，他们已经确定了动物大脑中相互作用的区域，这些区域控制老鼠进行复杂、连续动作的能力，并在老鼠的动作被毫无警告地打断时帮助它们反弹。
他们说，这项研究有一天可以帮助科学家找到针对人体这些区域的方法，恢复受伤或受伤引起的运动功能疾病．
结果约翰·霍普金斯大学领导的实验结果发表在该杂志上自然．
基于大脑的活动通过对经过特殊训练的啮齿类动物的测量，研究人员发现大脑皮层的三个主要区域在老鼠如何进行一系列运动中起着不同的作用:前运动区、初级运动区和初级体感区。它们都位于哺乳动物大脑的顶层，在人类大脑中的排列方式也基本相似。
研究小组得出的结论是，主要运动区和主要体感区参与实时控制小鼠的即时动作，而前运动区似乎控制着整个计划好的动作序列，以及当序列意外中断时，小鼠如何反应和调整。
研究人员说，当动物进行连续的动作时，运动前区很可能通过特殊的神经细胞向另外两个感觉运动皮层区发送电信号，他们计划进行更多的研究，以绘制这些信号在皮层层之间和之间的路径。
他说:“无论是一名奥运选手在练习速降滑雪，还是一个人在做一件日常琐事，比如开车，很多任务都需要反复练习一系列的动作。丹尼尔·奥康纳博士学位他是约翰霍普金斯大学医学院神经科学副教授。奥康纳领导着这个研究团队。他说，这种连续的动作可能看起来普通而简单，但它们涉及到大脑中复杂的组织和控制，大脑不仅必须正确地指导每个动作，还必须将它们组织成一系列相互关联的动作。
当意想不到的事情发生打断了一个正在进行的序列时，O 'Connor说，大脑必须适应并指导身体实时重新配置序列。这一过程的失败可能导致灾难——跌倒或车祸为例。
神经科学家们长期以来一直在研究哺乳动物在单个动作(比如拿咖啡杯)被打断时如何进行补偿，但这项新研究旨在解决以下挑战:当多个动作的复杂序列必须实时重组以补偿意外事件时，会发生什么。
以奥运会滑雪运动员为例，滑雪者希望在下坡过程中完成一系列有计划的动作，以接近和通过门道，但很可能会出现障碍扰乱滑雪者的轨迹，迫使其改变路线的情况。
“哺乳动物的大脑如何能接受感官暗示，并几乎立即利用它从一个正在进行的动作序列完全切换到另一个动作序列，这在很大程度上仍是一个谜。”奥康纳与曾在奥康纳实验室工作的研究生许朵(Duo Xu)博士合作，在老鼠身上设计了一套实验，以追踪处理“改变路线”提示的大脑区域。
在这项研究中，研究人员首先为老鼠设计了一个“课程”，训练它们伸出舌头触摸“port”(金属管)。当研究人员移动端口时，老鼠学会了再次触摸端口。在整个过程中，当端口被移动到最终位置时，用舌头触摸它的老鼠得到了奖励。所有这些训练都是为了模拟一个重复的和预期的学习动作序列，就像滑雪者的下坡跑一样。
为了研究意外的线索如何促使大脑改变方向，研究人员让老鼠进行了科学家们所说的“回溯试验”。研究人员没有将端口移动到下一个顺序位置，而是将端口移动到更早的位置，因此当老鼠伸出舌头时，它们找不到端口，这促使它们逆转路线，找到端口，并通过整个过程获得食物。
奥康纳说:“每一连串舔口动作都包含一系列复杂的动作，老鼠的大脑需要将这些动作组织成一个运动计划，然后正确执行，而且当它们发现预期的端口不在时，还需要迅速重新组织。”
在实验中，研究人员使用大脑电极来跟踪和记录感觉运动皮层神经元之间的电信号，感觉运动皮层控制着整体运动。脑电活动的增加与大脑活动的增加相对应。由于在实验过程中，老鼠大脑皮层的许多区域可能会被激活，研究人员使用了带有基因工程脑细胞的老鼠，这些脑细胞在大脑皮层的某些部分可以被选择性地“静音”或失活。因此，科学家们可以缩小与动作直接相关的大脑区域的位置。
奥康纳说:“研究结果为感觉运动皮层中的神经网络如何管理连续运动提供了一幅新图景。”“我们对这些相互作用的神经网络了解得越多，我们就能更好地理解感觉运动功能障碍以及如何纠正它。”
