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Nature Neuroscience | 北京大学罗冬根团队揭示大脑毫秒级运动序列新机制，打破运动控制传统认知
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我们随时都在体验着大脑的时间控制——说话时字词精准衔接、清晨自然醒来、冬季情绪变化、夏季容易犯困。这些看似平常的生命活动，背后都依赖大脑在多重时间尺度上的精确协调。从毫秒级的动作控制，到24小时的昼夜节律，再到跨季节的生理适应，大脑如何统一管理这些不同节奏的时钟，至今仍是神经科学尚未完全解决的核心问题。
北京时间2026年8月24日17时，团队与首都医科大学曹丽慧团队合作，在 《自然—神经科学》（ Nature Neuroscience ） 在线发表了最新论文。
神经元多米诺：运动神经元编排毫秒级动作的次序放电。领头运动神经元激活后，一边驱动肌肉收缩，一边向大脑发送抑制信号， “松开”下一个运动神经元的刹车。级联效应在毫秒间依次传递，最终完成有序而精准的吮吸动作。
研究团队以果蝇 维系生存的 吮吸 行为（每秒约 7次 ） 为切入点 ， 成功创建 了 可 在 果蝇 自然进食状态下 进行同步四 电极膜片钳 记录的 系统，精准捕捉其大脑 食管下 区 （相当于脊椎动物的脑干）四种关键吮吸 运动神经元的毫秒级放电与吮吸 行为 的同步 实时 动态，为解析 精细 运动序列的神经机制 搭建 了 一套 在单细胞精度上操控和记录的研究体系。
在 经典教科书中，运动神经元被视为大脑运动指令的 “最终共同通路”，功能如同 被动的 “搬运工”，负责将中枢 编码好的 运动指令忠实地传递至外周肌肉。 然而，团队 发现，果蝇 的 吮吸节律 所 依赖 的运动神经元精确放电序列 并非由运动神经元 的上游（中枢神经元）产生 的时序指令驱动，而是 由 运动神经元通过 “前馈去抑制级联”主动编排而成：领头运动神经元被激活后，在兴奋靶肌肉的同时，还抑制 了 脑内 原本 持续放电的抑制性中间神经元，精准松开下一个运动神经元的 “刹车” 。级联效应如 “神经多米诺” 在 毫秒间 依次沿下游运动神经元 传播，最终 实现果蝇 食窦肌肉间协调而有序的收缩。
该机制的核心优势在于其高度的稳定性：无论 食物 稀稠、吮吸快慢，运动神经元都能根据自身活动产生实时稳定序列，放电次序和间隔固定不变。计算建模与大脑连接组学 分析 证实 ， 前馈去抑制 架构 的噪声耐受性和系统鲁棒 性 显著优于 传统 的 “链式激活” 的时序 模型， 从而为复杂 环境 下的本能行为提供极高的 执行精度。
从毫秒到昼夜再到季节，团队 正 系统解析 “大脑 多尺度 定时 机制 ”，同步推进 24小时 昼夜节律维持 （ Nature , 2023; Science Advances , 2022; Nature Communications , 2018）及正在进行中的跨越更大时间尺度的 季节时间测量等 前沿 研究。 本 研究不仅 揭示了毫秒级定时的新机制， 更新了运动控制的基础认知，也为运动紊乱及节律相关疾病的干预提供了新 的思路 。
实验室聚焦于三个核心问题：一、大脑的多尺度定时机制。从毫秒级的精细动作，到 24小时的昼夜节律，再到跨季节的 生理 适应 ，我们聚焦于大脑如何产生并 管理如此多样的生物时钟 。二、感觉信号 的 编码与解码。面对 外界 复杂 的声、光、化学信号， 我们解析它们如何 被转化为神经电活动 ，以及 大脑如何从这些信号中还原出对世界的感知 。三、本能行为的神经机制。进食、求偶、睡眠 是 维系生命的基本行为， 我们探究这些行为背后的 神经环路 和分子调控。
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