《SCIENCE ADVANCES》：Continuous contributions of the dorsolateral striatum to movement initiation and execution
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基底节（BG）的背外侧纹状体（DLS）中的尖峰与前肢和全身运动相关，但它们对运动的贡献程度仍不清楚。研究人员使用行为定时光遗传抑制，在完成杠杆释放反应时间任务的大鼠中发现，DLS光抑制延迟了前肢伸向和杠杆释放的启动；当在持续伸向过程中给予抑制时，也会中断执行。
基底节（BG）的背外侧纹状体（DLS）中的尖峰与前肢和全身运动相关，但它们对运动的贡献程度仍不清楚。研究人员使用行为定时光遗传抑制，在完成杠杆释放反应时间任务的大鼠中发现，DLS光抑制延迟了前肢伸向和杠杆释放的启动；当在持续伸向过程中给予抑制时，也会中断执行。在奖励获取期间的抑制损害了运动，尤其是转弯，降低了运动速度并导致效率较低的轨迹。相比之下，在奖励触发的鼻戳之前进行抑制几乎无影响，尽管之前有大量的DLS活动。这些效应伴随着黑质网状部（SNr，一个BG输出核团）放电率的双向变化，并且当扰动背内侧纹状体时效应要弱得多。总之，这些发现表明，许多（但并非全部）习得运动模式的执行持续依赖于DLS活动。
**研究背景**
运动的生成是神经系统的基本功能，基底节（BG）特别是背外侧纹状体（DLS）在程序性技能的学习和执行中起关键作用。已有研究表明DLS神经元的活动与行为事件高度相关，但对其是否持续贡献于运动执行、以及是否在不同运动类型中普遍适用仍存在争议。此前研究多聚焦于单一运动类型（如前肢或全身运动），缺乏跨运动类型的系统性比较。本研究旨在通过行为定时光遗传抑制，结合多部位电生理记录，明确DLS对不同运动阶段（启动、执行、持续）的功能贡献。论文发表在《SCIENCE ADVANCES》。
**主要技术方法**
研究人员采用成年雄性Brown-Norway大鼠（来自北京维塔河实验室），训练其完成简单反应时间（SRT）任务，包括杠杆按压、释放、全身转向至奖励端口以及鼻戳取水。关键方法包括：1）慢性多通道记录（含Neuropixels探针）采集DLS和黑质网状部（SNr）神经活动；2）通过mDlx增强子驱动ChR2在DLS抑制性中间神经元表达，实施行为触发的闭环比联光遗传抑制（40 Hz，5 ms脉冲，2200 ms）；3）利用DeepLabCut进行高帧率视频运动学追踪（前肢和头部）；4）采用广义线性模型（GLM）和主成分分析（PCA）解析神经-运动关系；5）线性混合效应模型（LME）评估抑制效应。
**研究结果**
**Event-locked DLS activity across SRT task phases**
通过记录10只大鼠DLS多单位活动，发现87.2%的推测棘状投射神经元（SPN）被至少一个任务事件（杠杆接近/按压、保持、触发/释放、奖励获取）显著调制。PCA显示不同行为阶段（前肢运动与全身运动）主要由不同的DLS神经元亚群编码，表明DLS活动随任务结构动态重组。
**DLS activity tracks task structure and motor kinematics**
利用Neuropixels探针和Poisson GLM分析，发现DLS活动同时编码位置状态变量和运动动作变量（如速度）。部分单元在零延迟附近表现最佳，但少数单元（如杠杆接近相关）表现出正延迟偏好（活动先于运动学变化），提示其可能驱动运动变化。
**Optogenetic inhibition of the striatum by activating interneurons**
通过mDlx-ChR2选择性激活抑制性中间神经元，实现对DLS投射神经元的快速抑制（中位抑制率达91%）。结合Neuropixels记录验证了抑制的空间特异性（局限于荧光区域）和时间持续性（持续2200 ms），且不影响皮层单元。
**DLS inhibition delays forelimb reaching**
杠杆接近触发的双侧DLS光抑制显著延迟了前肢伸向启动（ta2p增加0.83 s），但前肢运动速度未受影响。分段分析表明延迟完全来自从接近到拾爪峰值的时间增加，而拾爪峰值到按压的持续时间不变，提示DLS参与启动而非速度控制。
**DLS inhibition interrupts ongoing execution of forelimb reaching**
通过实时视频检测拾爪动作并触发光抑制，发现大鼠前肢会中途放下（掉落率增加0.499），随后重新启动伸向。拾爪到按压的持续时间增加，但拾爪峰值到按压部分影响较小，表明DLS也参与持续执行。
**DLS inhibition prolongs tone-triggered lever release**
触发音耦合的光抑制使反应时间增加2.27倍（短期FP）和2.57倍（长期FP），且初始抑制效果更强，随后适应。部分DLS单元在触发指令释放中比自发释放更活跃，表明其功能上促进快速反应。
**DLS inhibition reduces locomotor efficiency and motor vigor during reward retrieval**
释放杠杆耦合的光抑制导致大鼠全身运动路径变长、速度降低、奖励获取持续时间增加（均p<0.001），表现为运动效率下降和运动活力降低。但接近奖励端口前施加光抑制几乎无影响，而鼻戳动作本身不受干扰。
**Control experiments**
GFP对照大鼠（n=4）接受假光抑制，未观察到任何行为改变，确认效应由DLS抑制而非视觉干扰引起。
**DMS–DLS dissociation**
背内侧纹状体（DMS）光抑制（n=10）对前肢启动无影响，对全身运动速度的降低效应远弱于DLS，且残余效应主要由病毒扩散至DLS所致，表明DLS特异性。
**DLS inhibition results in mixed responses in BG output (SNr)**
SNr记录显示DLS抑制导致SNr单元放电率双向变化（增加或减少），且两种波形类型（1型和2型）均受影响。效应在刺激期间持续存在，但行为恢复（如延迟释放）不能仅由BG输出恢复解释，提示平行回路参与。
**讨论与结论**
研究结果表明DLS活动持续参与前肢和全身运动的启动与执行，但并非所有运动类型（如鼻戳）都同等依赖DLS。DLS抑制导致运动启动延迟、执行中断和效率降低，但运动仍能恢复，表明存在平行回路补偿。SNr中的双向放电率变化反映了DLS抑制对BG输出的复杂影响。结论：许多（但并非全部）习得运动模式的执行持续依赖于DLS活动。
