Nature“舔一舔”技术揭示了神经系统疾病的起源

康奈尔大学(Cornell University)的研究人员首次开发出一种研究老鼠运动控制的神经科学技术——通过研究老鼠舔水管时的舌头。

　　

康奈尔大学的研究人员首次开发出一种研究老鼠运动控制神经系统的技术——通过观察老鼠舔水管时的舌头。

这项技术将高速摄像机和机器学习结合在一个易于操作的实验装置中，为揭示运动皮层如何工作、理解帕金森病等相关疾病的神经基础以及向机器人提供信息打开了大门。

资深作者，神经生物学和行为学副教授Jesse Goldberg说:“我们现在有了一种方法，可以在老鼠身上运用所有现代神经科学的工具来解决运动控制的经典问题。”

Goldberg说，运动控制神经科学领域的进步几乎完全是通过对猴子伸手取物的研究取得的。他的实验室多年来一直试图开发一种更快、更有可塑性的老鼠模型，但发现让老鼠用四肢够得到东西存在太多的限制;老鼠缺乏这种运动所必需的生物力学和性质。

Tejapratap Bollu是戈德堡实验室的一名前研究生，他在做一个不同的项目，让老鼠舔水管，他的发现导致了这项新技术。喷水口装有接触传感器，但通常情况下，舌头会打偏。

Bollu“用他细心的眼睛注意到(老鼠)实际上伸出舌头寻找”喷口，而不是像我们想象的那样舔，”Goldberg说。

研究人员发现，每舔一次老鼠的动作在时间尺度上接近100毫秒，类似于猴子伸手并做出调整，并以惊人相似的方式激活运动皮层。

利用高速摄像机，研究人员可以观察到舌头伸向水龙嘴，就像人伸向物体一样。他们也可以移动喷水嘴，这迫使一个失误和立即纠正。与此同时，研究人员利用基因工程小鼠在喝水时，利用光线打开或关闭大脑的不同部分。

研究人员能够通过大脑激活实验来放大前外侧运动皮层。Goldberg说:“那里的电信号显示出了与人们在灵长目动物的接触任务中观察到的电信号类型的显著相似性。现在我们可以做以前从未做过的实验。”

例如，康奈尔神经科技公司已经开发出一种技术，可以同时记录动物体内的数千个神经元。在接下来的步骤中，Goldberg计划使用这些工具首次描述神经系统疾病(如帕金森病)中致病性大脑信号的来源。

# # #

5月19日《Nature》发表这篇题为“Cortex-dependent corrections as the tongue reaches for and misses targets”的文章。