脊髓中的运动单位可能比我们想象的要灵活得多
当人类和其他哺乳动物进行自主运动时，会发生一系列神经过程。大脑皮层是大脑的外部区域，它向脊髓中的运动单元(即神经元)发送信号，进而激活单个肌肉。
过去的神经科学研究表明，大脑皮层并不控制单个运动单位，而是向一组运动单位发送“共同指令”。此外，实验证据支持这样的假设，即这些运动单位是以一种僵硬而不是适应性强的方式被招募的。
哥伦比亚大学的研究人员最近进行了一项研究，旨在调查这两种被广泛接受的关于自主运动背后的神经过程的观点是否可靠。他们的研究结果发表在《自然神经科学》杂志上，表明皮层对运动单位的控制可能比过去的研究表明的要灵活得多。
“考虑一下你腿上的一块肌肉，比如股四头肌，它可以拉直腿，在跑步、骑自行车或滑雪时使用，”进行这项研究的研究人员之一马克 M. Churchland 告诉 MedicalXpress。“这种肌肉被生活在脊髓中的许多(比如说 1,000 个)运动神经元所激发。我们领域的一个长期信念是，这 1,000 个神经元以一种非常不灵活的方式协同作用。”
如果运动神经元以一前一后的刚性方式起作用，那么产生特定的力总是需要激活相同数量的神经元。无论人类或动物从事何种特定活动，神经元的数量都将保持不变。
“因此，例如，假设某种力需要激活 500 个神经元，产生这种力将始终使用相同的 500 个神经元，无论您是跑步、骑自行车、跳跃、做瑜伽中的椅子姿势等，”Churchland解释。
“当然不必这样，因为你可以在保持椅子姿势时使用一组总数，而在跳跃时使用另一组 500 组，但想法是这会使生活变得复杂。它有人认为如果你总是使用相同的 500 会更好、更简单、更直接。”
虽然这种长期以来对自愿运动所涉及的神经活动的看法看似简单明了，但它并不能解释单个运动神经元之间的差异。事实上，现在已知神经元具有专门的功能，这意味着它们在某些事情上比其他事情更好。
“一些神经元激发缓慢收缩的肌肉纤维，并且往往具有抗疲劳性，”Churchland 说。“其他神经元会激发不同的肌肉纤维，它们会快速收缩但也会很快疲劳。如果大脑以‘最佳’方式工作，它会关心这一点。换句话说，在瑜伽中使用第一种神经元更好，而在瑜伽中使用第二种神经元更好。”跳的时候很亲切。”
虽然一些神经科学家认为大脑皮层会根据我们从事的体育活动类型激活不同的神经元，但迄今为止，这一直被广泛认为是一个有争议的假设。人们普遍认为，人类和哺乳动物运动所涉及的神经过程并不那么灵活，因为它优先考虑简单性而不是效率。
为了测试这是否真的正确，Churchland 和他的同事开发了一项新的等距任务(即一项涉及特定肌肉或肌肉群收紧和收缩的任务)。这项任务使他们能够可靠地记录恒河猴运动单位的活动，因为它迅速改变了其运动模式和行为。
“我们通过记录肌肉(运动神经元发送预测的地方)来观察运动神经元的活动，”Churchland 说。“我们在比以前检查的更多种类的运动中这样做了，我们同时观察到更多的神经元(在同一时间，在同一组运动中)比以前完成的要多。”
研究人员收集的结果非常有趣，因为它们反驳了公认的运动神经元以严格的方式一起激活的观点。将来，这项研究提供的见解可能会导致关于脊髓中的大脑和神经元如何真正支持自主运动的新的重要发现。
“我们发现我们的大脑、身体和肌肉的灵活性比我们之前想象的要大得多，”Churchland 补充道。“他们可以比人们想象的更有效地优化不同情况下的运动。这意味着，从某种意义上说，我们的大脑的工作比我们意识到的要复杂得多。大脑不仅要决定使用多少力量，还必须弄清楚哪些神经元应该产生这种力。”
版权声明：本文由用户上传，如有侵权请联系删除！