Cell：新研究绘制出目前最详细的小鼠运动皮层图谱

　　

大脑的运动皮层（MO）负责计划、控制和执行随意肌运动。无论是玩接球游戏、写名字还是咀嚼食物，这些动作都离不开这一重要区域及其与大脑其他区域的连接。

然而，尽管开展了广泛的研究，但科学家们仍未能绘制出小鼠运动皮层内部结构的详细图谱。大多数脑图谱根据连接方式的差异将其大致分为两个区域（初级和次级运动皮层），但这并不能提供一幅详细的图像。

瑞士巴塞尔大学、Friedrich Miescher生物医学研究所及美国艾伦脑科学研究所的研究人员近日开展了一项新研究，更精确地描绘了小鼠运动皮层的结构。

他们将这一关键区域划分为16个不同的亚区，而每个亚区都有其独特的连接模式。这项研究成果于9月23日发表在《Cell》杂志上，有助于人们更好地了解影响运动皮层的疾病，如肌萎缩侧索硬化症（ALS）和额颞叶痴呆（FTD）。

资深作者、艾伦研究所执行副总裁曾红葵表示：“了解大脑的精确连接对于开发有效的脑部疾病治疗方法至关重要。在这项研究中，我们的瑞士合作者对功能特异性运动皮层回路进行了专业绘制，结合艾伦研究所的基础连接图谱，最终得到了一张驱动运动控制的高精度图谱。”

研究人员分析了547项实验，这些实验追踪了神经信号如何从运动皮层传递到大脑的其他区域。他们观察了运动皮层的每个微小区域将“信息”传往何处，具体到与运动、感觉信息和决策相关的区域。

通过对发送相似信号的区域进行分组，他们发现了16个不同的亚区，每个亚区负责的功能略有不同。这些区域排列成三行，划定了两个空间轴。

前后轴可将与感觉信息（如触觉和身体姿势）相关的区域与负责计划和决策的区域分开。左右轴则可以区分与身体不同部位相关的区域：一侧是躯干和四肢，另一侧是面部和口腔。 

研究人员还利用另外两种方法验证了他们的脑图谱：追踪单个神经元以及观察大脑中的细胞类型。这三种方法均指向相同的16个亚区结构。

此外，研究人员发现，初级运动皮层和次级运动皮层在向脑干和脊髓发送信号时协同工作，这挑战了此前认为它们以层级结构排列的假设。

共同通讯作者、巴塞尔大学的Silvia Arber教授表示：“最引人入胜的发现是，运动皮层模块与输出区域之间的交互具有极高的精确度，而且这些模块使用相同的连接逻辑与皮层的其他部分进行通讯。” 

这张图谱通过BrainGlobe Atlas API工具向全球研究人员开放，让他们可访问和处理多个来源的脑图谱数据。

第一作者兼通讯作者、巴塞尔大学的Antonio Falasconi表示：“现在，对大脑皮层感兴趣的研究人员有了一张易于获取的统一图谱来校准他们的数据，这将加速该领域的研究进展。”

肌萎缩侧索硬化症（ALS）和额颞叶痴呆（FTD）都会影响运动皮层。ALS主要破坏向肌肉传递信号的细胞，而FTD则通过损害大脑额叶部分（该区域控制人格、行为和语言）来发挥作用。

然而，人们尚未完全了解为什么有些细胞会成为攻击目标，而另一些细胞则不会。这张详细的图谱有望改变这一现状。科学家们现在可以研究16个亚区中哪些细胞容易受损，同时还可以追踪疾病如何在相互关联的区域中扩散。

未来，他们还可以探讨这16个亚区与其他物种（包括人类）的皮层组织结构之间的关系。