神経科学：巧緻運動中の皮質活動のパターン生成は外部入力で駆動される

運動皮質は、神経活動の時間的パターンを下流の運動中枢へ送ることで、巧緻な腕の運動を制御している。これらのパターンを、運動実行の始めから終わりまで形作っているのは、皮質の局所的動態だと考えられている。外部からの入力は、運動皮質の初期状態の設定に関与するが、パターンを生成する役割も担っている可能性がある。今回我々は、捕捉課題を実行中のマウスで、局所動態と入力の、皮質活動パターン生成に対する寄与を分析した。皮質を擾乱して異常な状態にすると、運動の開始が妨げられたが、その擾乱がなくなると、皮質は正常な初期状態をバイパスして直ちに腕を伸ばす運動を制御するパターンを生成させるか、あるいはそのパターンを生成できないかのいずれかになった。この2つの結果の違いは、外的入力の結果と考えられる。そこで、視床を不活性化することで外的入力の役割を直接検討したところ、視床の不活性化によって皮質の活動が乱され、運動のどの段階であれ、肢の運動調整が失われた。視床から皮質に投射する軸索終末を、周波数を変えながら活性化すると、皮質活動と腕の運動は段階的に失調した。視床活動と皮質の現状の同時記録を行うと、皮質活動の変化を予測できた。従って、巧緻な腕の運動のパターン生成器は、強く相互作用し合う複数の脳領域に分散している。

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