大脑如何产生有节奏的行为

我们的许多身体功能，例如行走、呼吸和咀嚼，都是由称为中央振荡器的大脑回路控制的，这些回路会产生有节奏的放电模式来调节这些行为。

麻省理工学院的神经科学家现在已经发现了这些电路之一的神经元特性和机制：一种控制小鼠触觉胡须有节奏地来回扫动的振荡器。这是第一次在哺乳动物中完全表征任何此类振荡器。

麻省理工学院的研究小组发现，搅拌振荡器由脑干中的一组抑制性神经元组成，这些神经元在搅拌过程中会发出有节奏的脉冲。当每个神经元发射时，它也会抑制网络中的其他一些神经元，从而使整个群体产生一种同步节奏，将胡须从延长的位置缩回。

“我们在分子、电生理、功能和机械上定义了一种哺乳动物振荡器，”麻省理工学院脑与认知科学教授、麻省理工学院麦戈文脑研究所成员王范说。“看到哺乳动物节律如何产生的明确定义的电路和机制是非常令人兴奋的。”

王是这项研究的资深作者，该研究今天发表在《自然》杂志上。该论文的主要作者是麻省理工学院的研究科学家 Jun Takatoh 和 Vincent Prevosto。

有节奏的行为

大多数明确识别中央振荡器电路的研究都是在无脊椎动物中完成的。例如，布兰代斯大学 Eve Marder 的实验室在龙虾和螃蟹的胃胃神经节中发现了细胞，这些细胞产生振荡活动来控制消化道的节律运动。

事实证明，对哺乳动物，尤其是清醒行为动物的振荡器进行表征是极具挑战性的。控制行走的振荡器被认为分布在整个脊髓中，因此难以精确识别所涉及的神经元和电路。产生有节奏呼吸的振荡器位于称为 pre-Bötzinger 复合体的脑干部分，但振荡器神经元的确切身份尚不完全清楚。

“还没有对清醒行为动物的详细研究，人们可以从分子鉴定的振荡细胞中记录并以精确的方式操纵它们，”王说。

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