認知神經科學前沿文獻分享

基本信息

Title:Conserved role of primary motor cortex in the control of prehension in mice and macaques

發表時間:2026-06-01

發表期刊:Cell Reports

影響因子:6.9

獲取原文:

1. 添加小助手:PSY-Brain-Frontier即可獲取PDF版本

研究背景

初級運動皮層（primary motor cortex, M1）在熟練前肢運動中的作用，過去常被描述為物種差異：嚙齒類在長期練習某些粗大運動后似乎不再強依賴M1，靈長類M1損傷則常伴隨持久缺陷。本文把問題收窄到任務需求：這種差異是否主要來自物種，還是來自任務是否需要精細抓握控制（prehension）

實驗設計與方法邏輯

研究先在獼猴中比較M1損傷后觸屏伸手任務和物體提舉抓握任務，再用單顆粒前伸-抓握任務（reach-to-grasp task, RGT）對獼猴和小鼠的reach、grasp階段進行對照

作者結合DeepLabCut、關鍵點運動序列分析（Keypoint-MoSeq）和長期鈣成像，進一步觀察小鼠投向紅核（red nucleus, RN）的M1第5層投射神經元是否在熟練后仍保持任務相關活動

核心發現

發現一：獼猴M1損傷后，伸手缺陷較短暫，抓握缺陷更持久

在觸屏伸手任務中，兩只獼猴M1損傷早期reach duration和path length增加，隨后多項指標恢復到接近基線。同一批動物在物體提舉任務中，當伸手缺陷已不顯著時，grasp duration仍延長；另一組獼猴的單顆粒RGT也顯示，長期reach duration未顯著改變，而grasp duration顯著增加。這個結果支持粗大伸手與精細抓握對M1損傷的敏感性不同

Fig. 1 和 Fig. 2 中，作者分別展示了觸屏伸手、物體提舉和單顆粒RGT的損傷前后表現；這些圖把“伸手恢復”和“抓握受損”放在同一證據鏈中比較

小鼠經過長期RGT訓練達到平臺后接受M1損傷，整體成功率下降，但爪端相對顆粒的x、y位置沒有顯著改變。失敗更多發生在接觸顆粒后未能啟動抓握，且grasp duration延長、digit aperture變寬并更不穩定。也就是說，問題并不主要是“夠不到”，而是精細抓握執行受損

Fig. 3 中，作者同時比較了成功率、爪端位置、reach/grasp時長和指間開合；這一組合說明M1損傷后的失敗更集中在抓握控制環節

Keypoint-MoSeq將RGT行為分解為reach、grasp和retraction等亞秒級運動片段。M1損傷后，小鼠和獼猴的reach-to-grasp transition未顯著改變，但grasp-to-retraction transition顯著延后，grasp syllable duration也延長。這提示跨物種共同受影響的不是啟動伸手，是完成抓握并順利進入回縮的時序組織

Fig. 4 中，作者展示了小鼠和獼猴RGT運動片段的時間分布與轉換點；這一結果把M1損傷的影響定位到grasp階段及其后的轉換

小鼠特定M1-RN通路長期鈣成像顯示，投向RN的M1第5層投射神經元在約3個月訓練中持續表現出任務調制；達到行為平臺后，task-modulated neurons比例仍保持穩定。跨session追蹤進一步顯示，單細胞波形、reach/grasp相關相似性和PCA群體動力學在晚期訓練中較穩定

Fig. 5 和 Fig. 6 中，作者展示了M1-RN投射神經元的長期活動、單細胞穩定性和群體結構；這些結果不支持該輸出層在熟練RGT中完全脫離任務

省流總結

這篇Cell Reports論文支持一種更細分的解釋：M1損傷后，粗大伸手可較快恢復或受影響較少，但抓握及其到回縮的時序轉換在小鼠和獼猴中都更脆弱。研究強調任務需求對跨物種比較的重要性，但不能直接外推到所有運動任務或臨床康復機制

分享人：天天

審核：PsyBrain 腦心前沿編輯部

你好，這里是「PsyBrain 腦心前沿」

專注追蹤全球認知神經科學的最尖端突破

視野直擊 Nature, Science, Cell 正刊 及核心子刊與頂級大刊

每日速遞「深度解讀」與「前沿快訊」

科研是一場探索未知的長跑，但你無需獨行。歡迎加入PsyBrain 學術社群，和一群懂你的同行，共同丈量腦與心智的無垠前沿。

點擊卡片進群，歡迎你的到來

一鍵關注，點亮星標 ? 前沿不走丟！

一鍵分享，讓更多人了解前沿