▎药明康德内容团队编辑
我们可能有过这样的体验：突然遭受恐吓时，我们可能会因为恐惧而突然走不动路，就像是被固定住了一样。科学家已经揭示了这种与恐惧相关的全身运动终止背后的基本神经机制，例如调控该行为的神经环路位于脑干下部，而激活这些神经元的通路包含了杏仁核等关键脑区。
不过，这并不足以解释所有的运动终止现象。造成运动终止的不仅仅是恐惧，当我们专注于某项挑战性的任务，以及在达成某些目标时，都可能会出现突然定住的情况。又是怎样的大脑过程，在一瞬间改变了个体的行为？
最近，一项发表于《自然-神经科学》的研究对这一问题提出了关键见解。来自丹麦哥本哈根大学的研究团队在小鼠中发现，位于中脑脚桥核（pedunculopontine nucleus, PPN）区域的一类特殊的神经元是全身活动的“遥控器”，它们在受到刺激时会对全身的运动按下暂停键，不仅是终止包括走动在内的运动，还能使小鼠的呼吸频率下降甚至是完全停止，心率也在瞬间放缓。
此前的研究已经观察到，PPN可以诱导全局的运动终止。PPN主要由谷氨酸能神经元、胆碱能神经元和GABA能神经元组成，在这3种神经元亚群中，表达囊泡型谷氨酸转运蛋白2（Vglut2）的谷氨酸能神经元含量最高。在这项研究中，研究团队综合运用解剖学、生理学与行为学手段揭示，一组表达转录因子Chx10的谷氨酸能神经元与运动终止有着密切的关系。▲表达Chx10的神经元是谷氨酸能神经元的一个类群（图片来源：参考资料[1]）
一旦这类神经元被激活，它们就会暂停或冻结运动，就像放电影时按下暂停键，画面中的演员会瞬间停止运动那样；当研究人员停止激活这些神经元，小鼠则会从“冻结”的状态中恢复，就像按下播放键一样，重新开启运动。除了全身运动的暂停，研究还观察到，这些小鼠还同时出现了短暂的呼吸暂停以及心跳过缓。▲伴随着运动终止的是呼吸暂停和心跳过缓（图片来源：参考资料[1]）另一个关键的发现在于，最新研究中的运动终止模式不同于以往研究过的运动终止，因为结束神经元的激活后，这些小鼠会从之前停下的地方继续运动；而在之前的模式中，运动的恢复可以从另一种全新的模式开始。“我们已经将这种类型的运动骤停与恐惧导致的骤停进行了比较，从而确定这种行为与恐惧无关。相反，我们认为其与注意力或警觉性有关。”这项研究的共同通讯作者Roberto Leiras教授表示。研究人员认为，这种现象是可能集中注意力的表现，但也表示这项研究不足以确认这一机制，因此还需要更多研究来证明。▲相关神经元的激活触发了小鼠的运动终止（视频来源：参考资料[1]）由于PPN常见于包括人类在内的所有脊椎动物中，因此研究团队期待，这一现象同样可以在人体中发现。这项研究除了帮助我们理解大脑的基础机制，还对疾病治疗有着重要的潜在意义。运动停滞或迟缓是帕金森病的主要症状之一，而PPN已经被指出是改善帕金森病症状的潜在治疗靶点。最新研究推测，PPN中的这些特殊神经细胞在帕金森病中被过度激活，从而抑制运动行为。因此，这项聚焦于控制神经系统运动基本机制的最新研究，将有助于理解帕金森病中运动障碍的机制并寻找治疗策略。[1] Goñi-Erro, H., Selvan, R., Leiras, R. et al. Pedunculopontine Chx10+ neurons control global motor arrest in mice. Nat Neurosci (2023). https://doi.org/10.1038/s41593-023-01396-3[2] Nerve cells in the brain can halt all movement in the body – even breathing. Retrieved July 27th, 2023 from https://www.eurekalert.org/news-releases/996490本文来自药明康德内容微信团队，欢迎转发到朋友圈，谢绝转载到其他平台。如有开设白名单需求，请在“学术经纬”公众号主页回复“转载”获取转载须知。其他合作需求，请联系[email protected]。
免责声明：药明康德内容团队专注介绍全球生物医药健康研究进展。本文仅作信息交流之目的，文中观点不代表药明康德立场，亦不代表药明康德支持或反对文中观点。本文也不是治疗方案推荐。如需获得治疗方案指导，请前往正规医院就诊。
学术经纬约 4 分钟