突触变化提供了适应性有节奏的运动模式

一个训练有素的运动员短跑100码执行高度定型,重复的运动模式。神经科学家明白这些有节奏的运动项目,比如散步,游泳和跑步,是由神经回路产生重复的模式类似于循环周期。在一个世纪以前,脊髓实验导致的提议,一个简单的神经网络可以产生这样的节奏振荡放电模式。这些振荡网络现在称为中枢模式发生器。

在分析生产这些射击模式中央模式生成器,神经学家历来侧重于实验准备的有节奏的输出几乎是相同的周期循环。然而,对于一个动物或人要想成功,运动项目必须适应。个人的运动模式走在湿,湿滑的表面不同于个人的运动模式走在干燥,表面光滑。个人的运动模式与坚果吃麦片和干浆果不同于个人的运动模式吃纯燕麦片。

生成变量马达项目也是至关重要的,使未来的学习。在开发期间,儿童产生一个成熟的学习运动模式从一个高度变量模式。在早期,一个蹒跚学步的行走非常不稳定,但不久之后,他们可以用一致的步态行走。相同的过程继续当一个年长的个人学习一个新的活动,例如游泳或者滑冰。渐渐地,神经系统持续产生一个更成功的运动项目。鸟类学歌progression-early经历相似,这首歌是变量,但渐渐地,它变得更加刻板或一致。

神经系统生成变量马达项目如何?最近,南京和南京大学的研究人员彭程实验室在深圳,与同事合作在纽约西奈山,学了喂养在简单的运动项目神经系统海洋蜗牛海兔。这些调查人员发现一个重要的基本机制变化的力量兴奋性输入喂养中心模式发电机结果在喂食电机项目的灵活性。当一个神经元提供输入到另一个,它常常诱发电响应,即。突触后电位。它一直认为单突触后电位通常阈下引发突触后反应。此外,突触后电位振幅一般随时间变化很大,即使在不到十分之一秒。尽管这可能看起来不佳,作者证明了在一定条件下,这种变异可以转化为行为的灵活性。

海洋蜗牛海兔有相对较少的神经细胞,和同一个人神经细胞特征属性,可以从一个个体动物之后到另一个地方。利用他们的工作能力与识别神经元,作者证明了从上游识别两种突触输入神经元可以在关键的中枢模式发生器驱动活动神经元,它有一个低水平的兴奋性。输入从一个上游神经元是可变的和相当疲弱,并不总是导致神经元模式发生器。因此,电动机程序诱导上游细胞被激活时变量。相比之下,虽然从第二个上游输入神经元相似的变量,它得到了显著加强。因此,模式发生器神经元是可靠地兴奋和电机输出变量要少得多。因此,是否电路产生一个刻板或一个变量模式是由上游神经元活动。优雅的计算模型研究强化生理研究和发现额外的见解,澄清的具体贡献突触变化和强度变化不同程度的运动项目。

总之,作者证明可变性的突触输入相结合的低水平的兴奋性神经元中枢模式发生器提供了蜗牛能够切换到一个多变量的行为模式。未来的研究将揭示是否相似的可变性的变化电动机项目在哺乳动物可以用一个类似的机制来解释。

这项研究发表在科学的进步。