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在运动控制研究中,大脑发出命令后,如何通过神经元控制肌肉采取行动?这个无法绕开又令人困惑的重要问题由我国科学家找到了部分答案。科技日报消息,近日,最新一期的《美国科学院院刊》(PNAS)在线发表了中科院昆明动物所研究员胡新天的论文《运动命令在单个运动前神经元上的可靠性研究》。这一研究表明,每个运动命令在单个神经元上得到了高度精确的表达,这是世界首次对这一基本问题进行探讨。
生物通综合:在运动控制研究中,大脑发出命令后,如何通过神经元控制肌肉采取行动?这个无法绕开又令人困惑的重要问题由我国科学家找到了部分答案。科技日报消息,近日,最新一期的《美国科学院院刊》(PNAS)在线发表了中科院昆明动物所研究员胡新天的论文《运动命令在单个运动前神经元上的可靠性研究》。这一研究表明,每个运动命令在单个神经元上得到了高度精确的表达,这是世界首次对这一基本问题进行探讨。
众所周知,我们每一个动作都是脑内与运动相关神经元活动的结果,这些成千上万神经元活动的总和就是运动系统发出的运动命令。那么,大脑产生的每一条运动命令在运动通路的单个神经元上以何种方式表现?去年,胡新天和他的实验室以猕猴的眼动系统为模型,用一种全新的分析方法对这个问题进行了定量研究,并发现在单个运动前神经元上,相似的运动命令所对应的神经电活动是高度相似的。
“通俗地讲,大脑中运动通路上的神经元就像整齐划一的部队,每个神经元都接受到一致的大脑信息并以非常精确的方式传达这些命令,从而提高了运动控制的有效性和可靠性。”胡新天告诉记者,这一发现不但加深了我们对大脑运动控制机理的认识,而且对机器人运动控制设计、眼睛运动障碍治疗等应用领域也有启迪。
该论文的评审专家认为,这个发现第一次讨论了运动研究的重要问题,填补了在此领域的空白,为运动系统的神经机制提供了关键性的深入了解。
胡新天博士毕业于中国科技大学,1991年获硕士学位。于1994年至2000年在美国普林斯顿大学心理系师从著名神经科学家Gross教授,进行猕猴大脑认知功能的研究,其研究结果揭示灵长类动物的大脑对外部空间信息的处理十分复杂,这对人工智能的研究,对人类认知功能的研究和对人脑信息处理过程都具有很大的意义。该研究结果发表在世界顶级科学刊物Science杂志上。并以优异的成绩获得普林斯顿大学哲学博士学位。毕业后留在美国贝勒医学院从事猕猴眼动的脑调控机制研究。他所建立的在猕猴上丘上同时进行电刺激和记录神经元单位放电的技术使得他的研究在同类研究中居于世界前列和具有不可替代性。
胡新天博士于2004年8月回国应聘,成为昆明动物所的一名研究员。2005年入选中科院****。现在已将其在美国实验室使用的全套设备运到中国科学院昆明动物研究所安装调试完毕,继续进行运动和知觉的方面研究。同时,其原来的导师Dave Sparks也受聘为动物所研究员,加盟动物所灵长类神经科学的研究。试验室主要以猕猴眼动系统为模型,研究大脑的信息加工处理机制和可塑性。同时因为眼睛运动牵涉到许多脑的高级功能,如注意、决策等,所以许多脑功能障碍,如精神分裂症,抑郁症等,都有相关的眼动异常。实验室也利用眼动为指标进行脑功能障碍早期诊断和机理方面的研究。目前承担任着国家基金委重点项目,国家973项目和科学院重要方向项目的研究。
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