这张教科书中的侏儒脑图描绘了运动皮层的不同区域如何控制身体不同部位的运动。图片来源：Alamy

本报讯 近一个世纪以来，人们一直认为，横跨大脑顶部的薄条状组织——运动皮层，控制着人体的运动。但《自然》近日发表的最新研究表明，身体运动可能受大脑中两个不同网络的控制，而不仅仅是这一个。

20世纪30年代，神经科学家Wilder Penfield和Edwin Boldrey对接受脑部手术的人进行了电刺激。结果显示，初级运动皮层的不同区域控制着身体的不同部位。他们还发现，这些控制区域的排列顺序与其所控制的身体部位相对应，脚趾在一端，脸在另一端，就像教科书中的侏儒脑图所描绘的那样。

美国圣路易斯华盛顿大学医学院的Evan Gordon和同事希望利用现代技术更详细地研究Penfield和Boldrey的发现。他们对7个人进行了高分辨率的核磁共振脑部扫描——这些人躺在扫描仪里看着一个十字符号，共扫描了12至15小时。

Gordon说，当参与者基本静止不动且不进行阅读等复杂任务时，他们的大脑活动数据较为简单，此时对大脑进行分析可以使研究人员更好地观察大脑的哪些区域在工作。

Penfield和Boldrey描绘的大脑图谱表明，初级运动皮层的一个区域与下半身的运动有关，一个区域与包括肩膀在内的手部相关运动有关，另一个区域与面部运动有关。

但Gordon团队发现，在这3个特定区域之外，大脑皮层还有3个区域散布在这张大脑地图中，它们似乎是在协同工作，协调身体中部的运动，如肩膀和腹部。进一步的成像实验表明，当做腹部运动时，这些区域会变得特别活跃。

研究人员将这些区域命名为“躯体感觉-认知活动网络”（SCAN），它构成了大脑中第二个运动网络。

研究人员从几个主要数据库（如人类连接组项目和英国生物库）获取的大脑活动数据中寻找SCAN的迹象，发现它似乎存在于他们分析的所有样本中。

Gordon说，SCAN似乎与初级运动皮层的第一个网络协同工作，初级运动皮层控制与手、脚和嘴有关的运动。而身体其他部位的运动，如臀部或背部，可能由运动皮层的其他区域控制，而这些区域尚未被详细绘制出来。

在实验的另一部分，研究人员扫描了3个孩子的大脑——一个新生儿、一个11个月大、一个9岁，打算看看他们是否有SCAN。

虽然研究人员没有在新生儿身上看到这个网络，但11个月大和9岁的孩子均有SCAN，表明它是随着婴儿的成长而发展的。Gordon说：“11个月大的婴儿可以有意识地移动胳膊和腿，而新生儿对自己的身体运动几乎没有控制力。”

研究小组想知道SCAN是否与帕金森病等疾病有关。帕金森病会影响运动，导致震颤等症状。Gordon表示，虽然还需要进一步研究，但SCAN可能成为帕金森病和其他与运动相关疾病的治疗目标。

“这是对神经科学中长期问题的新贡献，该问题涉及运动皮层中神经元控制运动的机制。”英国伦敦大学学院的Patrick Haggard说，在可以自由移动的人或其他动物中记录SCAN神经元可以帮助验证这些结果。（李木子）

相关论文信息：http://doi.org/10.1038/s41586-023-05964-2