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研究人员发现大脑是如何改善运动控制

适应能力的变化(对摄动的反应逐渐改善运动控制)是运动神经科学的中心问题。但是,即使是驱动适应的错误的皮层原因也仍然难以捉摸。大阪大学的研究人员在发表在Neuron上的一篇新论文中表明,运动皮层神经元编码的错误信号驱动到达的适应。

研究人员发现,运动前和初级运动皮层在到达时编码视觉错误,对运动皮层的刺激诱导的逐次试验增加了到达误差,该误差与每个位置的首选错误方向相反,并且在之后刺激作用逐渐减弱,就像通常的适应一样。

运动学习和适应的神经机制是基础和临床神经科学中的中心问题。然而,令人惊讶的是,对于运动学习和自愿性手臂运动适应的神经机制知之甚少。例如,皮层错误信号的起源仍是一个尚未解决的问题,而皮层错误信号的源头驱动着适应过程。Kawato和Gomi(1992)提出的运动学习(反馈错误学习)的主要理论假设错误信号是由包括运动皮层电路在内的运动前电路提供的。然而,迄今为止的神经影像学研究尚未表明运动皮层是否编码错误信号。先前的人体成像研究一致暗示顶区(例如区域2、5和7)代表到达误差。

在当前的研究中,Masato Inoue和他的同事们首次成功地通过人工电刺激运动前皮层(PM)或初级运动皮层(M1)对自愿性手臂运动进行了逐次“适应”试验。当刺激终止后,误差(后效应)并没有立即降低,而是在实践中得以恢复,如在典型适应后观察到的那样。误差增加的方向与刺激部位记录的神经元的“首选”误差方向相反。结果清楚地表明,运动皮层提交了错误信号,这些错误信号驱动了自愿性手臂运动中的适应,正如反馈错误学习方案所预测的那样。

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