新研究挑战了长期以来关于大脑处理的观点

最近的研究表明，身体运动，特别是老鼠的摇动，对大脑感觉处理的调节与之前认为的不同，挑战了运动皮层的既定作用。这一发现强调了次级感觉和丘脑输入的重要影响，可能会彻底改变模仿人类感觉-运动整合技术的发展。

　　

科学家们揭示了身体运动对感官体验影响的新认识，质疑了神经科学领域的传统观点。

大脑被广泛认为是人体中最复杂的器官。一个多世纪以来，大脑处理感觉信息的复杂机制，以及这些信息如何影响和受运动控制的影响，一直吸引着神经科学家。今天，由于先进的实验室工具和技术，研究人员可以使用动物模型来解决这个难题，特别是在老鼠的大脑中。

在20世纪，麻醉小鼠的实验证明，感觉输入主要决定了初级感觉皮质的神经元活动，初级感觉皮质是处理感觉信息的大脑区域，包括触觉、视觉和听觉。然而，在过去的几十年里，对清醒小鼠的研究表明，自发行为，如探索运动和胡须的运动，实际上调节了初级感觉皮层的感觉反应活动。换句话说，在神经元水平上的感觉似乎基本上是由身体运动调节的，即使相应的神经元回路和潜在的机制还没有完全理解。

感官加工的突破性研究

为了解决这一知识鸿沟，来自日本的一个研究小组调查了初级体感桶皮层(S1)——老鼠大脑中处理触须触觉输入的区域。他们的最新研究发表在2023年12月1日的《The Journal of Neuroscience》上，由藤田健康大学(FHU)的Takayuki Yamashita教授和藤田健康大学和名古屋大学附属的Masahiro Kawatani博士及其团队进行。

S1区域通过轴突接收来自其他几个区域的输入，包括次级体感皮层(S2)、初级运动皮层(M1)和感觉丘脑(TLM)。为了研究这些区域如何调节S1的活动，研究人员转向光遗传学(一种通过光控制特定神经元群活动的技术)，涉及eOPN3，这是一种最近发现的光敏蛋白，能够有效抑制特定的神经通路对光的反应。他们利用病毒作为载体，将编码这种蛋白的基因引入小鼠的M1、S2和TLM区域。然后，他们测量了在清醒的小鼠进行自发搅拌时S1区的神经活动。在此过程中，他们使用光作为ON/OFF开关，选择性地抑制进入S1的不同信号输入，并观察S1处的效果。

感觉运动整合的发现和意义

有趣的是，只有从S2和TLM到S1的信号输入，而不是从M1到S1的信号输入，才能调节S1的神经元活动。具体来说，从S2到S1的通路似乎传递了有关晶须运动状态的信息。此外，TLM-to-S1通路似乎传递了与自发搅拌阶段相关的信息，该阶段遵循重复和有节奏的模式。这些结果挑战了在运动过程中感觉皮层的神经元活动主要由运动皮层调节的既定观点，正如Yamashita教授所说:“我们的发现引发了对运动-感觉投射在感觉-运动整合中的作用的重新思考，并揭示了s2 - s1投射的新功能。”

更好地了解不同的大脑区域如何调节彼此之间的活动以响应运动，可能会在无数应用领域取得进展。这些研究见解具有深远的影响，可能会彻底改变人工智能(AI)、假肢和脑机接口等领域。Yamashita教授补充说:“了解这些神经机制可以极大地促进模拟人类感觉-运动整合的人工智能系统的发展，并有助于为残疾人创造更直观的假肢和界面。”

总之，这项研究揭示了大脑复杂的运作方式。这也为研究身体运动和感官知觉之间的联系铺平了道路。当我们继续探索与大脑有关的谜团时，这样的研究为我们了解人体最复杂的器官提供了重要的线索。