南京信帆生物：復雜的神經回路阻止你咬到你的舌頭

吃，跟呼吸和睡眠一樣，似乎是一個相當基本的生物任務。然而，咀嚼需要舌頭和下顎之間復雜的相互作用，舌頭將食物定位于牙齒之間，然后每次移動下頜夾磨起來。如果這個動作沒有的協調，咀嚼口香糖的人會不幸地咬到舌頭。

杜克大學的研究人員利用*的跟蹤技術，尋找小鼠進餐時間保持相對無痛的潛在的大腦回路。這項研究發表于6月3日的eLife網絡版上，可以有助于洞察從夜間磨牙到微笑或復雜的發聲的人類各種行為。

在小鼠大腦的這個藍色的橫截面，兩種顏色的熒光染料追蹤調節下頜關閉和觸動舌頭伸出的前運動神經元，揭示大腦在咀嚼，飲水和發聲過程中是如何連接協調這些肌肉的。圖片來源：王帆實驗室/杜克大學

“咀嚼是你可以有意識地控制的一種行為，但如果你停止關注大腦中的這些相互連接的神經元，實際上，這一切都是它們為了你做的，”這項研究的主要作者、杜克大學醫學院研究生愛德華斯坦尼克四世說。“我們有興趣了解這一切是如何工作的，而*步是搞清楚這些神經元所在。”

以前的圖像試圖產生這種咀嚼控制中心的相對模糊的圖片。研究人員知道下頜和舌頭的肌肉運動由一種稱為運動神經元的特殊神經元控制，而這些反過來的運動是由稱為前運動神經元的另一組神經元控制。但這些連接的確切性質——即哪一個前運動神經元連接到哪一個運動神經元——還沒有確定。

研究作者、杜克大學腦科學研究所的成員、神經生物學的副教授王帆博士，已經研究老鼠的神經回路的映射多年。在她的指導下，斯坦尼克使用狂犬病毒的一種特殊形式，追蹤咀嚼運動的起源。

狂犬病毒的工作原理是自然地向后跳跨神經元，直到它已經感染了受害者的整個大腦。在這項研究中，斯坦尼克采用了基因禁用版本狂犬病毒，這只能從肌肉跳轉到運動神經元，然后回到前運動神經元。該病毒還載有綠色或紅色熒光標記，這使研究人員能夠看到它跳躍之后的位置。

斯坦尼克將這些熒光標記的病毒注入兩個肌肉中，舌頭外伸頦舌肌和下頜閉合咬肌。他發現，一組前運動神經元同時連接到運動神經元調節下頜打開和引發舌頭伸出。同樣地，他發現另一組連接到這兩個運動神經元調節下頜閉合和負責舌頭的回縮。結果表明，協調舌頭和下頜的運動的一種簡單方法通常能讓舌頭遠離傷害。

“使用共享前運動神經元來控制多個肌肉可能是運動系統的一般特征，” 斯坦尼克說。“有關大腦的其他部分的其他研究，重要的是要記住，單個神經元可以受到多個下游區域的影響。”

研究人員使用他們的技術有興趣進一步使小鼠跳回到它的大腦中，zui終繪制回路一直到皮層。但首先，他們計劃深入研究前運動神經元和運動神經元之間的連接。

“這只是了解這些顏面部動作的控制的一小步，” 斯坦尼克說。“在咀嚼，飲水和講話中，我們只能看著兩塊肌肉和至少有其他10個肌肉在活動，仍然需要大量的工作來觀察這些其他肌肉，也只有這樣，我們才能得到所有的這些工作如何作為一個單元來協調這種行為的一個完整圖片。”

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