复杂的神经回路阻止你咬到你的舌头 _回路

吃，跟呼吸和睡眠一样，似乎是一个相当基本的生物任务。然而，咀嚼需要舌头和下颚之间复杂的相互作用，舌头将食物定位于牙齿之间，然后每次移动下颌夹磨起来。如果这个动作没有精确的协调，咀嚼口香糖的人会不幸地咬到舌头。
【复杂的神经回路阻止你咬到你的舌头】杜克大学的研究人员利用先进的跟踪技术，寻找小鼠进餐时间保持相对无痛的潜在的大脑回路。这项研究发表于6月3日的eLife网络版上，可以有助于洞察从夜间磨牙到微笑或复杂的发声的人类各种行为。

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在小鼠大脑的这个蓝色的横截面，两种颜色的荧光染料追踪调节下颌关闭和触动舌头伸出的前运动神经元，揭示大脑在咀嚼，饮水和发声过程中是如何连接协调这些肌肉的。
“咀嚼是你可以有意识地控制的一种行为，但如果你停止关注大脑中的这些相互连接的神经元，实际上，这一切都是它们为了你做的，”这项研究的主要作者、杜克大学医学院研究生爱德华斯坦尼克四世说。“我们有兴趣了解这一切是如何工作的，而第一步是搞清楚这些神经元所在。”
以前的图像试图产生这种咀嚼控制中心的相对模糊的图片。研究人员知道下颌和舌头的肌肉运动由一种称为运动神经元的特殊神经元控制，而这些反过来的运动是由称为前运动神经元的另一组神经元控制。但这些连接的确切性质——即哪一个前运动神经元连接到哪一个运动神经元——还没有确定。
高级研究作者、杜克大学脑科学研究所的成员、神经生物学的副教授王帆博士，已经研究老鼠的神经回路的映射多年。在她的指导下，斯坦尼克使用狂犬病毒的一种特殊形式，追踪咀嚼运动的起源。
狂犬病毒的工作原理是自然地向后跳跨神经元，直到它已经感染了受害者的整个大脑。在这项研究中，斯坦尼克采用了基因禁用版本狂犬病毒，这只能从肌肉跳转到运动神经元，然后回到前运动神经元。该病毒还载有绿色或红色荧光标记，这使研究人员能够看到它跳跃之后的位置。
斯坦尼克将这些荧光标记的病毒注入两个肌肉中，舌头外伸颏舌肌和下颌闭合咬肌。他发现，一组前运动神经元同时连接到运动神经元调节下颌打开和引发舌头伸出。同样地，他发现另一组连接到这两个运动神经元调节下颌闭合和负责舌头的回缩。结果表明，协调舌头和下颌的运动的一种简单方法通常能让舌头远离伤害。
“使用共享前运动神经元来控制多个肌肉可能是运动系统的一般特征，”斯坦尼克说。“有关大脑的其他部分的其他研究，重要的是要记住，单个神经元可以受到多个下游区域的影响。”
研究人员使用他们的技术有兴趣进一步使小鼠跳回到它的大脑中，最终绘制回路一直到皮层。但首先，他们计划深入研究前运动神经元和运动神经元之间的连接。
“这只是了解这些颜面部动作的控制的一小步，”斯坦尼克说。“在咀嚼，饮水和讲话中，我们只能看着两块肌肉和至少有其他10个肌肉在活动，仍然需要大量的工作来观察这些其他肌肉，也只有这样，我们才能得到所有的这些工作如何作为一个单元来协调这种行为的一个完整图片。”