日本国立精神和神经医疗研究中心（NCNP）神经研究所模型动物开发研究部的关和彦部长、洼田慎治室长与生理学研究所（NIPS）认知行动发达机构研究部门的户松彩花特任副教授等组成的联合研究团队发表研究成果称，发现了运动时四肢产生的感觉信号受到名为“突触前抑制”的大脑机制调节，并通过这种调节巧妙地控制动作。研究团队通过分析手腕屈伸运动的猴子的脊髓，发现操控“突触前抑制”，猴子的大脑可以选择性地接收必要和不必要的感觉，从而实现对身体行为的巧妙控制。研究团队还发现这种取舍选择在感觉神经中并未观察到，而是运动感觉神经中特有的。上述研究成果有望促进导致感觉运动异常等多种精神和神经疾病的病理阐明。相关成果已刊登于国际学术杂志《Nature Communications》10月25日号上。
图1 研究结果概要（供图：国立精神和神经医疗研究中心（NCNP））
人们对大脑在处理庞大的感觉信号的同时，如何执行肢体动作的机制尚不清楚。
在本次研究中，研究团队对运动中的猴子脊髓中手腕伸肌的感觉神经末梢进行了微弱的电流刺激，并测量了手腕伸肌感觉神经束的逆行性电位（ADV）。由于ADV较大时，突触前抑制也较大，因此研究人员分析了运动执行过程中脊髓刺激诱发的ADV大小是如何变化的。
结果发现，突触前抑制的程度在运动过程中并不是恒定的，而是根据相位而变化。并且，从肌肉感觉神经到脊髓的信号传输会根据运动场景的不同而受到突触前抑制的影响。
此外，通过对ADV的时间变化进行详细分析，研究人员还发现腕部伸展时突触前抑制的降低随着肌肉活动的开始而开始，与腕部开始活动的时间无关。
图2 实验方法（供图：国立精神和神经医疗研究中心（NCNP））
研究人员观察到的突触前抑制变化不是因运动产生的末梢感觉信息，而是由与产生肌肉活动的命令相同的来自大脑的运动指令引起的。
研究发现，脊髓内突触前抑制的调节是由大脑运动指挥中心控制的。此外，研究还发现，大脑通过改变突触前抑制的强度来控制肌肉活动的幅度，由此巧妙地控制手腕运动。
上述结果的发现有望促进对感觉运动异常的多种精神和神经疾病的病理解释、开发新的康复技术，以及在体育和竞技运动中创造运动技能的新教学方法等。
关部长表示：“本研究中用作突触前抑制指标的末梢神经逆行性电位为1微伏的微弱信号。开发从产生各种电噪声的随意运动中的猴子身上记录实验信号的技术是一个非常艰难的过程。结合我们在2003年发表的皮肤神经和该论文中对本体感觉的突触前抑制，才明白了突触前抑制对运动中的躯体感觉的作用。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：Nature Communications
论文：Presynaptic gating of monkey proprioceptive signals for proper motor action
DOI：doi.org/10.1038/s41467-023-42077-w
