杜克大学医学院研究人员近日发现，大脑基底神经节中两类特定神经元群体以相互拮抗的方式协同工作，共同引导动物的行为方向并追踪目标完成进度。相关成果已发表于《自然·神经科学》。
基底神经节是大脑深部一组相互连接的神经结构，长期以来被认为在自主运动的选择、控制与启动中发挥关键作用。然而，基底神经节如何组织和调控目标导向的行为序列，此前一直缺乏清晰阐释。
为深入探究这一问题，研究团队设计了一项新型行为实验任务：训练小鼠按压微型杠杆特定次数以获取食物奖励。在小鼠执行任务的过程中，研究人员利用光遗传学技术分别激活纹状体——即基底神经节主要输入区域——中的两类神经元，分别为直接通路棘突投射神经元和间接通路棘突投射神经元，并同步记录小鼠的运动状态与按压计数进度。
实验结果显示，激活两类神经元对小鼠行为产生了截然相反的效果。激活直接通路棘突投射神经元后，小鼠的按压行为得以延续，完成更多次数后才停止；而激活间接通路棘突投射神经元则导致小鼠提前终止按压，在尚未完成目标次数、获得奖励之前便停下来。在运动方向上，两类神经元的激活同样产生相反效果，分别引导小鼠向对侧和同侧转向。
钙离子成像结果进一步揭示，两类神经元均存在随目标接近而逐渐增强的活动模式，反映出对空间接近程度和动作计数进度的实时追踪。论文作者Isabella P. Fallon、Marina Roshchina等人将这一机制概括为"推拉控制器"——两类神经元群体的活动差值随动物接近目标而动态变化，共同整合运动信息与动作计数，驱动行为向目标推进。
研究人员指出，这一发现揭示了基底神经节调控目标导向行为的具体神经机制，若能在人类中得到验证，或将有助于深入理解以运动控制困难或复杂动作序列规划障碍为特征的神经系统疾病，并为相关疾病的治疗提供新的参考依据。
参考文献：Isabella P. Fallon et al, Striatal pathways dissociably control action counting and goal-directed steering, Nature Neuroscience (2026). DOI: 10.1038/s41593-026-02330-z
编辑：王洪
排版：李丽
评论 (0)