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As entradas ao córtice de motor podem guiar movimentos destros nos ratos

Em um embaçamento sonolento, alcançar para fora e agarrar o copo de café na frente de você parecem acontecer no piloto automático. Mas seu cérebro cafeína-destituído está trabalhando duramente. Está recolhendo a informação sensorial e os outros tipos do feedback - indícios sobre onde seu braço está no espaço relativo à caneca - e está enviando-os a seu córtice de motor. Então, o córtice de motor planeia o próximo movimento e diz seus músculos para fazê-lo acontecer.

A pesquisa nova nos ratos está examinando o papel daqueles sinais de realimentação que entram no córtice de motor, desembaraçando como e quando são necessários para guiar movimentos destros como o agarramento. Aquela é sida uma questão aberta grande, diz o co-autor Britton Sauerbrei do estudo, um associado no terreno da pesquisa do Janelia do instituto médico de Howard Hughes. Alguns circuitos neurais podem gerar a saída rítmica, modelada sem entrada sustentada. Apenas enquanto uma única cotovelada de um cavaleiro pode enviar um cavalo em um trote, estes “geradores de teste padrão central” podem ajudar animais a andar, nadar, e voar sem estimulação em curso. Mas não o córtice de motor, despeja.

O que nós mostramos é o córtice de motor é fundamental diferente daquele,” diz Sauerbrei. “Você não pode apenas dar ao córtice pouco retrocesso e mandá-lo descolar e gerar esse teste padrão no seus próprios.”

Britton Sauerbrei, co-autor do estudo

Em lugar de, o córtice de motor precisa de receber o feedback durante todo o movimento inteiro, Sauerbrei e seus colegas relatam o 25 de dezembro de 2019, na natureza.

Ele e seus ratos treinados colegas a alcançar para e agarrar uma pelota do alimento, um comportamento que dependa do córtice de motor. Em alguns animais, desligaram o thalamus, um painel de comando no cérebro que dirige a informação sensorial e os outros tipos do feedback a e do córtice.

Quando os pesquisadores obstruíram os sinais que entram o córtice de motor antes que os ratos começaram a alcançar, os animais não iniciaram o movimento. E quando os sinais entrantes eram meados de-alcance obstruído, os ratos pararam de mover sua pata mais perto da pelota.

O ritmo daqueles sinais igualmente importa, os pesquisadores mostrados. Em uma outra experiência, estimularam os neurônios que levam sinais do thalamus ao córtice com testes padrões diferentes de sinais entrantes. A freqüência da estimulação afectou a saída do córtice de motor, com os pulsos rápidos que interrompem as habilidades de agarramento dos ratos.

Os sinais que entram no córtice de motor através do thalamus vêm de all over, e não é ainda claro qual são os mais importantes para dirigir o movimento, diz Adam Hantman, um líder do grupo em Janelia e autor superior do papel. As entradas ao thalamus incluem a informação sensorial sobre a posição do braço, a informação visual, os comandos do motor de outras regiões do cérebro, e as previsões sobre o próximo movimento. Usar ferramentas tornou-se pela equipe de projecto Thalamoseq de Janelia, planos do laboratório de Hantman para desligar regiões específicas do thalamus sobre e ao teste que as entradas estão conduzindo realmente o comportamento.

Para Hantman, a complexidade de compreender estes tipos de habilidades de motor é o que faz o estudo delas que excitam assim. “Se você quer compreender um comportamento, e você pensa que você está indo estudar uma região, você pôde estar em uma posição resistente,” diz. “Você precisa de compreender o sistema nervoso central do todo.”

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.