恒河猴初级运动皮层对运动选择的神经元编码活动

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运动选择是大脑对自主运动控制中的一个重要过程,帕金森病患者除有运动障碍外,一般也表现出运动选择缺陷。运动选择可以分为两种模式,一种是由内生意图驱动,另一种是对外部刺激的反应。前人研究表明,这两种运动选择模式可能被大脑中不同的脑区所控制。然而,它们在运动皮层中的神经编码方式,以及帕金森病是否对它们的影响不同仍然未知。初级运动皮层(M1)在大脑运动控制功能中具有重要的作用,目前对该脑区编码运动选择的神经元编码模式尚待深入了解。为了比较M1在编码基于外界刺激和内生意图的运动选择时有何异同,我们训练恒河猴执行外部刺激驱动及内生意图驱动的两种运动选择任务,同时记录M1的神经元活动与相关行为学信息,分析与任务相关的单神经元、神经元群体在不同运动选择模式下的活动变化,并构建一个广义线性模型来检测神经元编码运动参数的强度。我们发现,在不同的运动选择模式中,M1神经元的活动存在广泛的异质性,神经元存在多种不同的编码模式。从群体的角度看,两种运动选择模式间的差异主要体现在运动准备阶段。从M1神经元对运动参数的编码强度来看,内生意图驱动的自发运动选择在准备阶段与执行阶段各出现一个峰值,且存在一部分M1神经元在内生意图驱动的运动选择中编码强度明显大于其在刺激驱动的运动选择中的编码强度,提示M1可能对不同驱动模式的运动选择有不同处理过程。本文工作通过对恒河猴初级运动皮层的神经元电信号进行分析,定性、定量地讨论了在不同运动选择模式中M1神经元活动与运动参数间的联系。通过研究M1的运动功能编码机制,有助于我们深入理解与大脑运动控制系统相关疾病(如帕金森病)的神经环路机制,开拓治疗这些疾病的新思路。
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