对啮齿动物的研究表明单个运动神经元的活动随着时间的推移是稳定的

虽然许多研究已经调查了哺乳动物运动系统的基础(即允许哺乳动物以特定方式移动的神经网络的集合)，但仍有一些问题没有得到解答。其中一个问题与大脑中维持反复或稳定行为的方式有关。

一些理论和研究结果表明，稳定行为背后的神经活动本身非常稳定。然而，其他人暗示，尽管产生了相似的行为模式，但单个运动神经元的活动可能会随着时间发生显着变化。

哈佛大学的研究人员最近试图通过观察啮齿动物的行为和神经活动来解决这一长期争论。他们发表在《自然神经科学》( Nature Neuroscience ) 上的研究结果表明，与运动和身体行为模式相关的大脑区域中单个神经元的活动随着时间的推移高度稳定。

“在像大脑这样高度退化的系统中，不需要单个神经元水平的稳定性，在大脑中，许多不同的活动模式可以产生相同的输出，”进行这项研究的研究人员之一 Bence P. Ölveczky 告诉 MedicalXpress。“输出不变子空间中行为漂移的神经表征被广泛接受。但事实真的如此吗，或者大脑是否找到了在单个神经元水平上稳定活动的方法?”

为了验证他们的假设，研究人员不得不记录他们的啮齿动物在执行非常稳定的行为时长时间的大脑活动。Ölveczky 的实验室经常训练老鼠产生复杂的“舞蹈”或行为模式，一旦学会这些模式，就会非常稳定。因此，该团队简单地记录了大鼠执行这些稳定行为时单个运动相关神经元在很长一段时间内的活动。

Ölveczky 解释说：“我们开发了一个系统，允许我们在数周内连续记录相同的神经元。” “为了消除任何可能混淆我们实验的可变性来源，我们的动物在数周内的相同条件下，在一天中的同一时间在相同的盒子中进行相同的行为。结果是惊人的：单个神经元的神经活动模式是在数周的录音中超级稳定，反映了行为本身的稳定性。”

为了使他们的发现可靠，Ölveczky 和他的同事们必须检查一种非常稳定和刻板的行为，该行为由可以非常精确地测量的特定运动模式组成。因此，他们教老鼠完成一个简单的任务，在这个任务中，它们会因按时间上精确的顺序按下杠杆而获得奖励。

随着时间的推移，他们的老鼠学会了复杂而独特的运动模式，最终使它们能够解决任务并获得水奖励。这些模式可以比作人类一生中可以学习的稳定运动模式，例如打网球或排球。

Ölveczky 说：“我们发现我们的老鼠学习的模式在几个月内变得高度稳定，并且我们在非常严格的条件下记录了数周内相同细胞的活动，” Ölveczky 说。“我们还使用了一种天生的行为，湿狗摇，它是高度刻板的，并且具有我们可以精确测量的结构。我认为我们的研究解决了一个关于如何维持稳定行为和记忆的重要问题。”

总体而言，Ölveczky 及其同事最近的研究表明，大脑通过“冻结”单个神经元的活动模式来维持稳定和一致的行为。这与先前工作提出的独特想法一致，即只要神经活动对相关控制单元(所谓的“输出单元”)的投射是稳定的，它就可以四处漂移。

Ölveczky 补充说：“虽然我们的工作确定了稳定行为中的单神经元稳定性现象，但这种活动模式如何在不断被新体验和其他过程重塑的回路中维持仍然是个谜。” “确保这种稳定性可能需要一个我们想了解的主动过程。我们还希望保持稳定行为的动物受到挑战，使用相同的神经回路学习其他类似的行为，然后探索这种“多任务处理”是否' 引入了跨行为的不稳定性和干扰。”

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