一项新论文可能会促使人们重新思考神经科学的一个基本原则。人们普遍认为,运动皮层,是大脑皮层的一个区域,通过向其他大脑区域并最终向脊髓发送指令来负责产生运动。但根据神经科学家 Christian Laut Ebbesen 及其同事的说法,事实可能恰恰相反:运动皮层也可能同样抑制运动。
Ebbesen 等人研究了大鼠的触须运动皮层 (VMC),该区域已知与触须运动有关。首先,他们确定 VMC 中的神经元在大鼠触须休息期间更为活跃:例如,就像这样

存在其放电与运动呈负相关性的细胞很有趣,但仅凭这一点并不能证明太多。也许那些细胞只是在做与控制运动无关的事情?然而,Ebbesen 等人进一步证明,对 VMC 的电刺激会导致触须停止运动,而在 VMC 活动中施用一种药物(利多卡因)以抑制其活动,则会导致大鼠的触须抖动得更厉害。
Ebbesen 等人继续说道,VMC 的抑制作用可能扩展到大鼠运动皮层的其他区域,以及触须以外的其他运动。
大鼠在运动皮层切除后可以执行长串熟练的、习得的运动行为,但要学习抑制行为的任务(它们必须学会推迟按杠杆)则需要运动皮层35。游泳时,完整的大鼠会保持前肢静止,只用后肢游泳。然而,在前肢运动皮层损伤后,大鼠也会用前肢游泳36。
那么在人类身上呢?Ebbesen 等人指出,在人类中,运动皮层刺激的“研究一直强烈偏向于其积极的运动效应”,他们承认有明确的证据表明灵长类运动皮层手部区域的神经元与脊髓之间存在直接的兴奋性连接。然而,他们说,也有大量证据表明人类运动皮层存在抑制功能。
人类患者报告称,术中刺激运动皮层会导致无法运动,这是一个突出的影响18、38、39。M1 中这些负性运动区域的存在,其刺激可引起运动抑制,这是一个可靠的结果……尽管 M1 或锥体束损伤患者的症状包括一些肌肉无力,但突出的症状是共济失调(失去对运动的控制)、痉挛、阵挛和反射过度兴奋50。
总的来说,这篇论文提供了一个有趣的提醒,即运动皮层至少与刺激运动一样,也负责抑制运动。但这引发了一个问题:如果皮层是“刹车”,那么油门在哪里呢?我问了 Christian Ebbesen。他的回答是
大鼠即使完全没有 VMC 也能继续抖动触须,并且最近发现了一个皮层下模式发生器用于抖动触须已被识别。可以推测,抖动触须通常是在脑干中因感知输入或唤醒而启动的。运动皮层的一个主要作用可能是“协调”这种皮层下运动的曲目……我们研究的重大惊喜是,这种从皮层下曲目中进行运动输出的“选择”似乎是通过抑制而不是启动运动来实现的。
开创性的神经科学经典(例如Phineas Gage 的案例)强调了额叶在抑制不希望出现的行为中的作用,但对运动皮层——一个很大的额叶区域——的研究并未集中在其运动控制的这一重要方面。非常广泛地说,我们的观察表明,啮齿动物运动皮层的功能不仅仅是产生运动,还包括选择和停止错误的运动。
Ebbesen CL, Doron G, Lenschow C, & Brecht M (2016)。触须运动皮层活动抑制对侧触须运动。Nature Neuroscience 论文 PMID:27798633












