讲座回顾 | 金鑫教授做Basal Ganglia and Action Sequencing报告

9月29日，华东师范大学脑功能基因组学教育部重点实验室的金鑫教授做客浙江大学双脑中心，在紫金港校区医学院综合楼为广大师生带来了题为《Basal Ganglia and Action Sequencing》的报告。本次报告由浙江大学医学院白戈教授主持。

金鑫教授及其团队以小鼠和猕猴为模型，运用行为学，多通道在体电生理，双光子成像和光遗传等工具研究大脑基底节神经环路与运动控制，包括帕金森病、脑机接口以及序列运动学习的神经机制，其成果发表在Nature，Cell，Nature Neuroscience 和 Neuron等杂志上，并获得葡萄牙神经科学学会专题文章奖、麦克奈特记忆与认知障碍奖等多项国际奖项。

无论是弹钢琴还是骑自行车，或者刷牙洗脸，都存在对运动的控制，作为一项高级功能，时空序列在其中发挥了重要作用。在这个序列中，有两个关键点，一是运动的顺序，个体可以自主决定先做什么后做什么，二是时间，个体可以决定某项行为何时发生。

金鑫教授以一段帕金森患者的运动视频向我们介绍了运动控制的神经机制研究。视频中PD病人在受到外力刺激时会摇晃着往前走几步，刺激停止后他无法自主停止前进，同时，我们看到他骑自行车的能力和常人无异，可是上车后就无法中断踩踏板的动作，这说明他不能自主地开始和结束。金鑫教授聚焦于基底节回路的纹状体脑区，研究纹状体中两类多巴胺受体（D1和D2受体）的作用方式。传统理论认为，动作序列被组织成反应链，由基于感觉反馈的类似反射的过程串联激活；也有理论认为，动作序列可能是分层组织的。

解剖学上认为D1受体所在的传出通路为直接通路，类似于汽车的油门，而D2受体所在通路为间接通路，发挥“刹车”的功能。为了解正常大脑在时空序列中的环路机制，他们开发了一种新的行为范式，训练小鼠执行时空不同的动作序列。研究发现，序列学习是以一种依赖纹状体NMDA受体的非反向传播方式进行的。通过使用细胞类型特异性光遗传标记的在体神经元记录，他们发现，虽然两条纹状体通路都参与了元件水平的作用控制，但直接通路优先发出序列水平的启动/终止信号，而间接通路编码亚序列之间的切换。

图片来自文献：

https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.06.012

在报告的第二部分，金鑫教授和大家进行了现场互动，让听众们闭眼，自我感知15s后睁眼。大家的好奇心被激起，对后续报告充满了期待。

金鑫教授向大家介绍了小鼠时间研究的行为范式——自定步距动作时间任务。实验发现，小鼠总能在较为确切的时间节点去执行任务以获得食物奖赏，仿佛脑海里有一个钟，指导它们准时行动。有趣的是，在失去奖赏时，小鼠在等待的时间表现出了不同的行为模式。这背后的神级机制是什么呢？古人常用一盏茶的时间，一炷香的时间来描述时间，因此，他们猜测这或许与各种感官相关。经过一系列严谨的实验，研究人员发现了一种新的大脑感觉运动机制，在动物感知时间和控制动作中发挥作用。

交流互动环节，金鑫教授对大家提出的问题进行了详细的解答，现场交流气氛热烈。金鑫教授及其团队的这些发现对包括帕金森病、强迫症和精神分裂症在内的一系列行动序列和行动时机受损的神经系统疾病具有重要意义。

文：新媒体中心 孙梦

图：郭欣艳