Neuron｜动还是不动，得听GO-STOP信号！科学家发现stop信号神经元

在车辆行驶过程中遇到前方车辆减速的情况下会立即跟着减速，以免发生车祸。人类会根据事情的发展过程随时调整，及时做出放弃的行为，这其实属于认知能力的灵活性的具体表型。
人类大脑中存在“go”通路：运动皮质通过中继站纹状体和基底节的黑质与运动丘脑发生联系。这一途径的激活将运动丘脑从持续的抑制状态中释放出来，让运动“燥”起来。
然而大脑不会让你一直燥，它对运动的控制张弛有度，因此同样存在一类“Stop”信号的神经元。丘脑底核（STN）激活基底节最终输出核团（内侧苍白球和黑质网状部）增强对运动丘脑的抑制作用。
2021年3月3日（提前在线）美国雪松西奈山医疗中心神经外科UeliRutishauser研究团队在Neuron杂志上发表文章首次在单细胞水平记录了人类丘脑底核区域快速运动和停止运动的神经元的放电活动。
帕金森患者同时承受无法自主运动和无法控制过度运动的痛苦。长期以来，这种自相矛盾的混合运动症状被认为是由于大脑控制运动开始和停止的区域功能紊乱引起的。 STN和内侧苍白球是临床上脑深部电刺激治疗帕金森运动症状的主要刺激靶点。

文章图片
帕金森患者进行go-stop的训练方案
19名帕金森患者在进行深部脑刺激期间通过操纵移动杆进行go-stop的训练，约44%的患者能够正确的做出stop反应。研究人员对这些Stop错误的反应进行总结分类， Fast-go类型就是在stop口令未发布之前就进行了操作， Slow-go类型就是在stop口令未发布之后延迟进行操作，错的最离谱的就是failed-stop类型，对stop口令完全是后知后觉。
研究人员发现在获得stop口令并及时做出反应的平均时间为480毫秒，这个反应时间越长出现错误的概率越大，而对stop口令延缓执行的平均时间为361毫秒。
在进行go-stop的训练的同时，记录STN脑区83个神经元反应，发现在进行操作的过程中该脑区的32个神经元活性增强，称为go神经元。他们发现大多数go神经元在操纵移动杆之前就已经开始放电了，并且在正确get到Stop信号下放电活动减少。
此外，在这83个神经元中其中47个与Stop信号相关，称为Stop神经元。这些stop神经元能够在接收到stop信号的同时进行快速响应，这对于抑制即将发生的动作是非常关键的。

文章图片
通过主成分分析，对这些神经元的放电特点进行分析发现在空间位置上， go神经元主要分布在背侧区域， Stop神经元在STN脑区的腹侧区域分布更多。

文章图片
总的来说，本文揭示了背外侧STN脑区的神经元与go信号相关，负责运动的选择性，而腹内侧STN脑区的神经元与stop信号相关，负责抑制运动。这对于利用深部脑刺激STN脑区不同亚区或可精准治疗帕金森自主运动失控和过度运动的混合障碍。
【参考文献】
1.https://doi.org/10.1016/j.neuron.2020.12.025
【Neuron｜动还是不动，得听GO-STOP信号！科学家发现stop信号神经元】文中图片均来自参考文献

文章图片