Nat Neruosci | 哈佛揭示背外侧纹状体在习得技能中的神经机制

基本信息

Title:Differential kinematic coding in sensorimotor striatum across behavioral domains reflects different contributions to movement

发表时间：2025.8.11

Journal:Nature neuroscience

影响因子：20.0

研究背景

想象一下，你每天都会做两类动作：一种是天生就会的，比如走路、抬头、洗脸；另一种则是通过练习才学会的，比如打字、弹钢琴、操作复杂机器。大脑中的基底节（basal ganglia, 一个重要的运动调控中枢），到底是对所有动作都必不可少，还是只在“学来的技能”中发挥关键作用？这是神经科学界长期争论的问题。

传统观点认为，基底节的“感觉-运动通路”（尤其是背外侧纹状体 DLS）对所有行为都有调控作用。但另一些研究则提示，它可能更像一台“学习引擎”，主要负责把练出来的技能固化成精准的动作，而不是生成天生就会的行为。

省流总结

哈佛大学团队近期在 Nature Neuroscience 报道了一项精巧实验。他们让大鼠分别进行自由探索（如梳理毛发、四处走动等物种典型行为）和训练任务（需要掌握特定节奏的杠杆按压）。研究者通过精细动作追踪与DLS损毁实验，比较了不同情境下大脑神经编码与行为表现。结果令人惊讶：

• 当DLS被破坏时，大鼠的自由探索行为几乎不受影响，依然能正常行走、梳理、抬头。
• 但在需要精确控制的杠杆任务中，DLS受损动物完全失去了熟练的动作模式，只能退回到生疏的“原始动作”。
• 电生理记录进一步显示，DLS的神经元在两类行为中都编码动作信息，但编码方式截然不同：在任务中，它们的输出更“聚焦”，能够推动下游电路产生高度精确的动作；而在探索中，编码虽然存在，却并不是行为必需的。

这项研究揭示：基底节并不是所有运动的“总开关”，而是一个为复杂技能定制的“运动调音器”。天生的行为可能更多依赖脑干与脊髓的模式发生器，而基底节则负责把个体经验“写入”动作中，保证我们在特定任务中表现精准。换句话说，你会走路，不一定需要基底节全程介入；但若要把钢琴曲弹得滴水不漏，这个脑区就至关重要。

这项研究对疾病研究也有启发：帕金森病等基底节疾病之所以严重影响精细运动技能，或许正是因为它们破坏了这一“技能调音”机制。未来，理解这种差异化编码，可能为运动障碍的治疗提供新思路。

核心图片

Fig. 1: Schematic of the central question and the experimental design to address it.

Fig. 2: Lesioning the DLS does not affect species-typical behaviors during free exploration.

Fig. 3: DLS lesions affect the movement kinematics of learned motor skills, but not exploratory behavior