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Les entrées au cortex moteur peuvent guider les mouvements adroits dans les souris

Dans une brume somnolente, l'extension à l'extérieur et la saisie de la cuvette de café devant vous semble se produire sur le pilote automatique. Mais votre cerveau caféine-déshérité travaille dur. Il rassemble l'information sensorielle et d'autres genres de contrôle par retour de l'information - indices au sujet d'où votre arme est dans l'espace relativement à la tasse - et les envoie à votre cortex moteur. Puis, le cortex moteur planification le mouvement prochain et indique vos muscles l'effectuer se produire.

La recherche neuve chez les souris examine le rôle de ces signaux de retour entrant dans le cortex moteur, démêlant comment et quand ils sont nécessaires pour guider les mouvements adroits comme saisir. Cela est été une grande question ouverte, dit le co-auteur Britton Sauerbrei, un associé d'étude au campus de recherches de Janelia de l'institut médical de Howard Hughes. Quelques circuits neuraux peuvent produire de la sortie rythmique et modelée sans entrée supportée. Juste comme un nudge unique d'un curseur peut envoyer un cheval dans un trot, ces « générateurs de configuration centrale » peuvent aider des animaux à marcher, nager, et voler sans stimulation actuelle. Mais pas le cortex moteur, il s'avère.

Ce que nous montrons est le cortex moteur est principalement différent de celui, » dit Sauerbrei. « Vous ne pouvez pas simplement donner au cortex un peu de coup-de-pied et le faire produire enlever et de cette configuration seule. »

Britton Sauerbrei, co-auteur de l'étude

Au lieu de cela, le cortex moteur doit recevoir le contrôle par retour de l'information à travers le mouvement entier, Sauerbrei et ses collègues enregistrent le 25 décembre 2019, en nature.

Lui et ses souris qualifiées par collègues à atteindre pour et pour saisir une boulette de nourriture, un comportement qui dépend du cortex moteur. Chez quelques animaux, ils ont arrêté le thalamus, un standard dans le cerveau qui dirige l'information sensorielle et d'autres genres de contrôle par retour de l'information à et du cortex.

Quand les chercheurs ont bloqué les signes entrant dans le cortex moteur avant que les souris aient commencé à atteindre, les animaux n'ont pas commencé le mouvement. Et quand les signes entrants étaient mi-extension bloquée, les souris ont cessé de déménager leur patte plus près de la boulette.

Le rythme de ces signes importe également, les chercheurs montrés. Dans une autre expérience, ils ont stimulé des neurones transportant des signes du thalamus au cortex avec différentes configurations des signes entrants. La fréquence de la stimulation a affecté la sortie de cortex moteur, avec des pouls rapides perturbant les qualifications saisissantes des souris.

Les signes entrant dans le cortex moteur par l'intermédiaire du thalamus viennent de partout dans, et il n'est pas encore clair lesquels sont les plus importants pour diriger le mouvement, dit Adam Hantman, un chef de groupe chez Janelia et l'auteur supérieur du papier. Les entrées au thalamus comprennent des informations sensorielles sur la position de l'arme, de l'indication visuelle, des commandes de moteur d'autres régions du cerveau, et des prévisions au sujet du mouvement prochain. Utilisant des outils développés par l'équipe projet Thalamoseq de Janelia, le laboratoire de Hantman planification pour commuter des régions spécifiques du thalamus en marche et en arrêt au test que les entrées pilotent réellement le comportement.

Pour Hantman, la complexité de comprendre ces genres d'habiletés motrices est ce qui effectue l'étude de elles excitant ainsi. « Si vous voulez comprendre un comportement, et vous pensez que vous allez étudier une région, vous pourriez être en position dure, » il dit. « Vous devez comprendre le système nerveux central entier. »

Source:
Journal reference:

Sauerbrei, B.A., et al. (2019) Cortical pattern generation during dexterous movement is input-driven. Nature. doi.org/10.1038/s41586-019-1869-9.