Sci Adv:抬手转身全靠它!北京大学于佳宁团队突破性发现DLS对运动发起与执行的持续调控作用
基底节(BG)背外侧纹状体(DLS)中的放电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。
2026年8月7日,北京大学于佳宁独立通讯在
Science Advances
在线发表题为
Continuous contributions of the dorsolateral striatum to movement initiation and execution
的研究论文。
该研究使用行为定时的光遗传抑制在大鼠执行杠杆释放反应时任务中,作者发现DLS光抑制延迟了前肢伸展和杠杆释放的起始;当在正在进行的前伸过程中递送时,它也中断了执行。
在奖赏获取期间的抑制损害了运动能力,特别是转向,降低了运动速度并导致效率较低的轨迹。相比之下,在奖赏触发的鼻触之前的抑制尽管之前有大量的DLS活动,但几乎没有影响。这些效应伴随黑质网状部(一个BG输出核团)中放电率的双向变化,并且当背内侧纹状体受到干扰时效应要弱得多。
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。

行为已被定义为动物产生的总运动。习得运动序列尤其涉及以高精度、低变异性和速度重复执行动作。尽管对可能贡献于运动产生的大脑区域——包括皮层和基底节(BG)中的神经回路——进行了精细解析,但不同神经结构在产生运动中的作用,以及这些作用是否在运动类型间通用,仍未解决。
背侧纹状体——BG的主要输入结构——被广泛牵涉于程序性技能的学习和执行中。纹状体神经活动与程序性任务中的行为事件强相关,并随学习而变化。纹状体被提出的作用包括动作选择、编码运动的运动学参数、控制运动活力(即速度和力),以及在行为变得自动化时存储或组块化运动序列。
尽管纹状体放电已在功能上与各种行为相关联,但它们影响运动执行的程度仍然难以捉摸——特别是它们是否逐时刻地贡献,以及是否存在任何运动阶段或类型其是不必要的。此外,先前使用损伤或扰动的工作通常聚焦于精确控制的前肢运动或全身运动,但很少在同一研究中同时涵盖两者。因此,纹状体活动是否在运动类型间均匀贡献仍不清楚。

图1.双侧DMS光抑制在接近和奖赏检索中的影响较小(摘自
Science Advances
)
为填补这一空白,作者在涉及前肢和全身运动的程序性任务的多个阶段进行了纹状体光遗传抑制:一个简单的反应时间(SRT)任务,其中大鼠执行条件性的、音调提示的杠杆释放以获取奖赏。
大鼠按压并保持杠杆,在听到触发音后释放它,然后进行全身运动(包括转向)至对面墙上的奖赏口,随后进行操作性鼻触以获取水——前肢和全身运动均为习得性操作应答,连接成运动序列。
作者首先使用慢性多位点记录(包括Neuropixels探针)表征了这些运动类型如何在背外侧纹状体(DLS)中被表征;然后作者光遗传激活抑制性中间神经元以抑制纹状体投射神经元,并检查了行为偶联的DLS光抑制如何影响运动起始和执行;最后,在DLS光抑制期间从黑质网状部(SNr)——一个BG输出核团——进行记录,使作者能够将这些行为效应与SNr活动的变化联系起来。
作者的结果表明,事件偶联的DLS放电影响前肢和全身运动的执行——延迟或中断前肢动作,并产生较慢、效率较低的全身运动——而类似的背内侧纹状体(DMS)扰动仅具有微小效应。
参考消息:https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adt2097
