当全明星棒球运动员 Nomar Garciaparra 走上击球区时，他在击球前有一个必须完成的仪式。首先，他会调整他击球手套上的魔术贴。他拍了拍双臂，然后拍了拍臀部。他划十字，然后摸了摸帽子。他一边用力挥动球棒数次，一边跺着脚。
这个仪式对 Garciaparra 很有效。他在大联盟打了 13 年，其中 9 年效力于波士顿红袜队。他两次获得美国联盟击球王头衔，并且是自 1940 年乔·迪马乔以来第一位获得此殊荣的右打者。
然而，Garciaparra 在进行击球前的仪式时，很可能没有意识到自己的动作。科学家们了解到，一旦人们掌握了执行某项任务的固定模式，他们就不再需要思考它了。研究人员现在正试图了解大脑*如何*学习、重复和完善这些重复性的动作。
科学家们知道，大脑的多个区域都参与了无意识地学习和执行这类熟练的动作。尽管他们的发现可以帮助运动员更好地训练，但科学家们也希望了解复杂熟练动作背后的认知过程，有一天能够帮助人们在因疾病或创伤导致脑损伤后恢复功能。他们正在通过“跳舞”的老鼠来实现这一点。
抓、按、点
帕金森病影响了基底神经节，科学家们曾认为它是控制行为、情绪和运动的“信息中转站”。然而，在过去的 15 年里，研究人员了解到它的实际情况要复杂得多。
为了解基底神经节在学习中的作用，马里兰大学医学院和哈佛大学的研究人员训练实验室老鼠，让它们按压杠杆 1.2 秒以获得饮用水。这个动作对老鼠来说是新的，因为它们不能简单地挥动杠杆，而是必须用力按压一段时间。
在学习按压杠杆的过程中，每只老鼠都发展出了自己独特的小动作。一只老鼠跺着小脚。另一只伸出舌头。一只喜欢抓墙。研究人员称这些动作为“跳舞”。研究人员记录了这些动作，并以慢动作回放视频以确认这些抽动动作的一致性。例如，一只老鼠在按压杠杆时会抓墙七次。
这些老鼠的舞蹈动作是它们个体学习过程的一部分，并且在掌握技能后仍然保持着这些相关的动作。研究人员将这种经历比作一名棒球投手在挥臂前会拉一下棒球帽。这些球员很可能在学习过程中养成了拉帽子的习惯，并在投球时继续执行。
随后，研究人员开始与尚未学会按压杠杆任务的新一批老鼠合作。对于第一组老鼠，研究人员在它们的大脑背外侧纹状体（DLS）上造成了损伤，这是基底神经节纹状体的感觉运动部分。对于第二组，研究人员在它们的大脑背内侧纹状体（DMS）上造成了损伤，之前的研究表明该区域用于学习。第三组作为对照组。
然后，研究人员尝试（或至少试图）训练它们完成按压杠杆的任务。对照组老鼠和 DMS 受损的老鼠都以相对相似的速度学会了这项任务。然而，DLS 受损的老鼠在 30,000 次尝试内都未能学会。一部分 DLS 受损的老鼠被选中继续训练另外 30,000 次，但它们仍然无法完成。这些结果使作者得出结论，基底神经节是大脑中学习所必需的区域。
断开舞蹈连接
诚然，“跳舞”的老鼠帮助研究人员确认了基底神经节在学习中的作用。但是基底神经节与其他大脑区域之间有什么关系呢？在 2022 年发表于《科学进展》杂志的一项后续研究中，研究人员再次利用“跳舞”的老鼠来测试基底神经节与运动皮层以及丘脑（帮助传递运动和感觉信号到大脑）之间的关系。
为了做到这一点，研究人员与尚未学会按压杠杆任务的老鼠合作。他们向老鼠的运动皮层注射了一种病毒，抑制了该区域与基底神经节之间的活动。当他们试图训练老鼠完成任务时，他们发现老鼠失去了创造帮助其他老鼠学习的舞蹈动作的能力。他们得出结论，这两个区域之间存在依赖关系。
接下来，研究人员与已经学会按压杠杆任务的老鼠合作。他们靶向了丘脑，并使用病毒断开了与基底神经节的活动连接。当丘脑和基底神经节断开连接后，老鼠还能记住按压杠杆，但不能记住保持按压。它们也没有做各自的按压前舞蹈动作，而是简单地挥动了杠杆。
科学家们得出结论，大脑的多个部分都参与了学习和执行运动控制，他们认为确定这些区域可以帮助研究人员更好地了解如何帮助人们恢复失去的功能。他们计划利用他们的老鼠舞蹈研究来帮助治疗帕金森病、中风以及任何其他可能损害大脑运动功能区域的创伤。
