人類大腦有突出的中央前回，它處于運動皮層的位置。圖片來源：Science Photo Library/Getty Images

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近一個世紀以來，人們一直認為，橫跨大腦頂部的薄條狀組織——運動皮層，控制著身體運動。但《自然》發(fā)布的最新研究表明，身體運動可能受大腦中兩個不同網(wǎng)絡的控制，而并非僅這一個。

20世紀30年代，神經(jīng)科學家Wilder Penfield和Edwin Boldrey對接受腦部手術的人的大腦進行了電刺激，結果顯示，初級運動皮層的不同區(qū)域控制著身體的不同部位。他們還發(fā)現(xiàn)，這些控制區(qū)域的排列順序與其所控制的身體部位相同，腳趾在一端，臉在另一端。

密蘇里州華盛頓大學醫(yī)學院的Evan Gordon和同事希望利用現(xiàn)代技術更詳細地研究Penfield和Boldrey的發(fā)現(xiàn)。他們對7個人進行了高分辨率的核磁共振腦部掃描，讓這些人躺在掃描儀里看著一個十字符號，共掃描了12到15個小時。

Gordon說，當參與者基本靜止不動，且不從事閱讀等復雜任務時，他們的大腦活動數(shù)據(jù)較為簡單，此時對大腦進行分析可以使研究人員能夠更好地觀察大腦的哪些區(qū)域在工作。

Penfield-Boldrey描繪的大腦地圖表明，初級運動皮層的一個區(qū)域與下半身的運動有關，一個與包括肩膀在內的手部相關運動有關，另一個與面部運動有關。

但Gordon和他的團隊發(fā)現(xiàn)，在這三個特定區(qū)域之外，大腦皮層還有3個區(qū)域散布在大腦地圖中，它們似乎是在協(xié)同工作，協(xié)調身體中心的運動，如肩膀和腹部。進一步的成像實驗表明，當移動腹部時，這些區(qū)域會變得特別活躍。

研究人員將這些中間區(qū)域命名為“軀體感覺-認知活動網(wǎng)絡”（SCAN），它構成了我們大腦中第二個不同的運動網(wǎng)絡。

然后，研究人員從幾個主要數(shù)據(jù)庫（如人類連接組項目和英國生物庫）獲取的大腦活動數(shù)據(jù)中尋找SCAN的跡象，發(fā)現(xiàn)它似乎存在于他們分析的所有樣本中。

Gordon說，SCAN網(wǎng)絡似乎與初級運動皮層的第一個網(wǎng)絡協(xié)同工作，初級運動皮層控制與手、腳和嘴有關的運動。而身體其他部位的運動，如臀部或背部，可能由運動皮層的其他區(qū)域控制，這些區(qū)域尚未被詳細繪制出來。

在實驗的另一部分，研究人員掃描了3個孩子的大腦——一個新生兒、一個11個月大、一個9歲，看看他們是否有SCAN。

雖然他們沒有在新生兒身上看到這個網(wǎng)絡，但在11個月大和9歲的孩子身上都有，這表明它是隨著嬰兒的成長而發(fā)展的。Gordon說:“11個月大的嬰兒可以有意識地移動他的胳膊和腿。而新生兒對自己的身體運動幾乎沒有控制力。”

研究小組想知道SCAN是否與帕金森病等疾病有關。帕金森病會影響運動，導致震顫等癥狀。Gordon說，雖然還需要進一步研究，但SCAN可能成為帕金森病和其他運動相關疾病的治療目標。

“這是對神經(jīng)科學中長期存在的神經(jīng)科學問題的新貢獻，該問題涉及運動皮層中神經(jīng)元用來控制運動的機制?！眰惗卮髮W學院的Patrick Haggard說，為了驗證這些結果，在人或其他動物可以自由移動的實驗中記錄SCAN神經(jīng)元將是有用的，而不僅僅局限于掃描儀。

（中國科學報）