几十年来，一个被称为中脑运动区的关键大脑区域一直被认为只是调节运动。现在，Silvia Arber 小组的研究人员表明，该区域所涉及的不仅仅是步行，因为它包含控制不同身体运动的不同神经元群。这些发现可能有助于改善帕金森病的某些治疗方法，帕金森病是一种神经退行性疾病，会导致震颤、僵硬和控制不同运动的问题。

即使是平凡的步行动作也需要复杂的动作，例如姿势变化和四肢的协调。科学家们已经知道，作为中脑一部分的中脑运动区参与调节许多动物物种的步行和其他形式的运动。但是大脑这个区域的神经元的功能仍然存在争议。

通过重新审视中脑运动区域，由 FMI 和巴塞尔大学 Biozentrum 的组长 Silvia Arber 领导的研究人员表征了参与除行走以外的运动的不同神经元群。发表在Cell 上的研究结果呼吁重新思考中脑这一关键部分的作用。“令人惊讶的是，在这个每个人都与运动有关的区域内，许多神经元实际上并没有适应运动，”Arber 说。

研究人员在小鼠身上工作，使用尖端技术来标记和测量中脑运动区域中不同群体的兴奋性神经元的活动。该团队发现了两个混合的神经元群——一个将神经元投射向下发送到脊髓，另一个以相反的方向连接到称为基底神经节的大脑区域的一部分。当老鼠站起来时，连接到脊髓的神经元会增加它们的活动，而当老鼠在梳理或处理物体等行为时移动前肢时，其他种群会变得活跃。但研究人员发现，这些神经元中只有一小部分在运动过程中开启。

接下来，该团队使用了一种称为光遗传学的技术，在该技术中，脑细胞经过基因工程改造以响应光，从而激活或沉默中脑运动区域中特定的神经元群。在一组实验中，当老鼠四处走动时，研究人员激活了连接到基底神经节的神经元。结果，动物停下来走路，所有的身体动作都停止了。相反，当研究人员在小鼠静止不动时打开投射到脊髓的神经元时，动物的头部和前肢向前伸展。只有在某些情况下，啮齿动物伸展身体后才开始行走。当这些神经元沉默时，研究人员观察到相反的行为反应。

Arber 小组之前的工作表明，来自中脑运动区的神经元将它们的投射发送到称为髓质的脑干区域，这些神经元参与了运动控制。这项新研究表明，那些直接连接到脊髓的人反而参与调节身体伸展和姿势变化，这可能对启动运动至关重要。

除了颠覆有关中脑运动区作用的长期观点外，该研究还可能对缓解对药物无反应的帕金森病患者的姿势和步态问题产生影响。一种采用称为深部脑刺激技术的实验疗法——将电脉冲直接传递到帕金森病患者的中脑运动区——产生了不一致的结果。虽然一些患者报告的益处很小，但其他患者却经历了许多副作用。Arber 最近的发现说明了原因：施加电脉冲对所有神经元的影响以不受控制的方式影响不同神经元群的活动。Arber 说，更好的策略是只刺激投射到脊髓或髓质的神经元。“针对和激活特定神经元的治疗方法可能非常成功，”她说。

接下来，该团队计划研究中脑运动区在动作选择中的作用——大脑“选择”执行特定运动并抑制相互冲突的运动程序的过程。“令人兴奋的是，该区域控制的不仅仅是运动，因此了解我们确定的神经元如何与参与运动控制的其他大脑区域相互作用将很有趣，”Arber 说。

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