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Y014 Cell Reports | 运动皮层损伤后,精细抓握能力难以恢复

来源:公众号 PSY-Brain_Frontier | 发布:2026-06-08 | 原文链接

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认知神经科学前沿文献分享

基本信息

Title: Conserved role of primary motor cortex in the control of prehension in mice and macaques

发表时间: 2026-06-01

发表期刊: Cell Reports

影响因子: 6.9

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图3

研究背景

初级运动皮层(primary motor cortex, M1)在熟练前肢运动中的作用,过去常被描述为物种差异:啮齿类在长期练习某些粗大运动后似乎不再强依赖M1,灵长类M1损伤则常伴随持久缺陷。本文把问题收窄到任务需求:这种差异是否主要来自物种,还是来自任务是否需要精细抓握控制(prehension)

实验设计与方法逻辑

研究先在猕猴中比较M1损伤后触屏伸手任务和物体提举抓握任务,再用单颗粒前伸-抓握任务(reach-to-grasp task, RGT)对猕猴和小鼠的reach、grasp阶段进行对照

作者结合DeepLabCut、关键点运动序列分析(Keypoint-MoSeq)和长期钙成像,进一步观察小鼠投向红核(red nucleus, RN)的M1第5层投射神经元是否在熟练后仍保持任务相关活动

核心发现

发现一:猕猴M1损伤后,伸手缺陷较短暂,抓握缺陷更持久

在触屏伸手任务中,两只猕猴M1损伤早期reach duration和path length增加,随后多项指标恢复到接近基线。同一批动物在物体提举任务中,当伸手缺陷已不显著时,grasp duration仍延长;另一组猕猴的单颗粒RGT也显示,长期reach duration未显著改变,而grasp duration显著增加。这个结果支持粗大伸手与精细抓握对M1损伤的敏感性不同
图4

图5

Fig. 1 和 Fig. 2 中,作者分别展示了触屏伸手、物体提举和单颗粒RGT的损伤前后表现;这些图把“伸手恢复”和“抓握受损”放在同一证据链中比较

发现二:小鼠长期训练后,M1损伤主要破坏抓握而非定位伸手

小鼠经过长期RGT训练达到平台后接受M1损伤,整体成功率下降,但爪端相对颗粒的x、y位置没有显著改变。失败更多发生在接触颗粒后未能启动抓握,且grasp duration延长、digit aperture变宽并更不稳定。也就是说,问题并不主要是“够不到”,而是精细抓握执行受损
图6

Fig. 3 中,作者同时比较了成功率、爪端位置、reach/grasp时长和指间开合;这一组合说明M1损伤后的失败更集中在抓握控制环节

发现三:两物种共同受影响的是grasp到retraction的时序转换

Keypoint-MoSeq将RGT行为分解为reach、grasp和retraction等亚秒级运动片段。M1损伤后,小鼠和猕猴的reach-to-grasp transition未显著改变,但grasp-to-retraction transition显著延后,grasp syllable duration也延长。这提示跨物种共同受影响的不是启动伸手,是完成抓握并顺利进入回缩的时序组织
图7

Fig. 4 中,作者展示了小鼠和猕猴RGT运动片段的时间分布与转换点;这一结果把M1损伤的影响定位到grasp阶段及其后的转换

发现四:小鼠M1-RN投射神经元在熟练后仍保持任务相关活动

小鼠特定M1-RN通路长期钙成像显示,投向RN的M1第5层投射神经元在约3个月训练中持续表现出任务调制;达到行为平台后,task-modulated neurons比例仍保持稳定。跨session追踪进一步显示,单细胞波形、reach/grasp相关相似性和PCA群体动力学在晚期训练中较稳定
图8

图9

Fig. 5 和 Fig. 6 中,作者展示了M1-RN投射神经元的长期活动、单细胞稳定性和群体结构;这些结果不支持该输出层在熟练RGT中完全脱离任务

省流总结

这篇Cell Reports论文支持一种更细分的解释:M1损伤后,粗大伸手可较快恢复或受影响较少,但抓握及其到回缩的时序转换在小鼠和猕猴中都更脆弱。研究强调任务需求对跨物种比较的重要性,但不能直接外推到所有运动任务或临床康复机制

分享人:天天

审核:PsyBrain 脑心前沿编辑部

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