先进的成像技术使神经科学家能够更好地理解我们观察到的运动输出是如何在大脑中产生的。
早期对大脑的理解认为它是一个接收感官输入并产生运动反应的黑匣子，而大脑的中间功能则是一个谜。
小宫山隆明(Takaki Komiyama)对大脑如何产生运动学习的典型动作特征很感兴趣。
圣地亚哥加利福尼亚大学的高木小宫山(Takaki Komiyama)对感觉输入、运动输出之间的关系以及两者之间发生的事情很感兴趣。小宫山英树对杜克大学神经科学研究人员说:“最吸引我的是这种动态的灵活性……这种环境和大脑之间关系的灵活性是我研究的关键因素。”
小宫山英树和他的实验室设计了实验，观察老鼠学习时大脑的变化。具体来说，他们训练老鼠完成对听觉刺激做出反应的杠杆推动任务，然后使用先进的成像技术来观察特定神经元群的活动。
小宫山由纪夫的实验设计基于运动学习的一个特点:一只“专家”老鼠会听到听觉刺激，每次都会产生完全相同的运动反应。小宫山英树的研究小组很好奇这些可重复的动作是如何习得的。
小宫山教授将注意力集中在初级运动皮层M1(简称M1)上，观察了小鼠学习杠杆推动运动时的许多不同的神经元放电模式。当老鼠冒险进入“专家”领域时，通常经过大约两周的训练，这种变化被一种从一个试验到另一个试验都一样的活动模式所取代。除了保持一致之外，这个最后的模式在刺激后开始得更早，完成的时间也比之前的模式要短。换句话说，在学习过程中，大脑会尝试不同的路径来实现目标，然后集中在产生预期反应的最有效的方式上。
小宫山接着将注意力转向M2，即次级运动皮层。他观察到，M2是早期学习实验中最后激活的区域之一，但在后期实验中却是最先激活的区域之一。为了测试M2在学习中的作用，小宫山英树在训练过的小鼠中灭活了该区域，并让它们接受相同的刺激-运动反应试验。
M2失活的小鼠错过了更多的试验，需要更长的时间来启动运动，完成杠杆推杆的效率也更低。从本质上讲，老鼠的行为就好像它们从未学过这个动作，这表明M2对于协调学习过的运动行为至关重要。
除了确定运动学习的关键模式，小宫山英树和他的团队还在努力理解决策。小宫山英树设计了一个更复杂的杠杆推动任务，需要根据视觉刺激把操纵杆推向不同的方向。
mice’s的内部偏见阻止了他们在视觉刺激任务中取得更好的结果。
小宫山英树假设，这种不准确的模式可以用先前实验结果中小鼠的内部偏见来解释。他设计了一个统计模型，纳入了之前的试验结果。经过进一步的测试，该模型准确地预测了老鼠的错误选择。
顶叶后皮层(PPC)是大脑中被发现参与决策任务的区域。小宫山英树观察到了PPC上的神经元，这些神经元可以预测老鼠推动操纵杆的方向。除了在实验中运动反应前活跃，这些神经元在实验之间也活跃。
小宫山认为这是一种与内部偏倚相关的神经系统，他假设，灭活这一区域将减少偏倚对小鼠选择的影响。果然，灭活PPC后，小鼠的反应更加准确，从而证实了PPC是一种神经源性偏见。
，萨拉·浩林(Sarah Haurin)著
新闻旨在传播有益信息，英文原版地址：https://researchblog.duke.edu/2018/02/28/mice-motor-learning-and-making-decisions/