遇到風沙要閉眼,，碰到危險就躲閃……當動物遭遇外界侵害時，會本能地逃離或防備,，趨利避害,，以更好地應對外界環(huán)境。
那么,，感受到外界信息后,，大腦如何通過運動相關神經(jīng)元控制我們的肌體采取行動？這個無法繞開又令人困惑的重要疑問由我國科學家找到了部分答案,。
日前,，《美國科學院院刊》發(fā)表了中科院昆明動物所研究員胡新天實驗室的最新研究成果《運動命令在單個運動前神經(jīng)元的表達》。這一發(fā)現(xiàn)表明,，每個運動命令在單個神經(jīng)元上得到了高度精確的表達,，這是世界首次對這一基本問題進行探討。
什么是運動控制研究,？為什么把眼睛作為運動控制研究的突破口,？神經(jīng)元究竟怎樣傳達大腦的指令？這一發(fā)現(xiàn)能給機器人設計,、醫(yī)學應用帶來怎樣的驚喜,？近日，胡新天接受了本報專訪,，為記者一一解答了這些疑問,。
為什么說眼睛也是重要的運動器官？
如果把腦看成一個信息處理系統(tǒng),，那么感覺是它的輸入,，而運動是它的輸出。
作為輸入端的耳,、鼻,、皮膚,、眼睛就如同一個個信息搜集器，負責采樣,，把這些信息傳遞給大腦,。例如眼睛的視網(wǎng)膜就是個感受器，如同探頭,，把光信息轉(zhuǎn)化成電信息傳遞給大腦,。另一方面，作為大腦輸出的運動系統(tǒng)發(fā)出命令到手,、腳,、脖子這些器官，它們根據(jù)命令采取相應行動,，即我們所看到的動物適應性行為,。
不過，據(jù)胡新天介紹,，在運動研究方面,，國內(nèi)開展的還很少。
“把眼睛看成輸入端很容易理解,，但人們往往忽視它也是大腦的輸出端,，也會做大量運動，其中最為常見的是一種稱為快速掃視的眼睛轉(zhuǎn)動,。”所謂輸入就是指射入眼睛的光線經(jīng)視網(wǎng)膜轉(zhuǎn)換后進入大腦,，而輸出就是眼睛按照大腦的命令進行運動。胡新天告訴記者,，眼睛每天要做約20萬次的快速掃視,。
為什么選擇獼猴的眼動系統(tǒng)做研究模型？
胡新天的實驗室主要以獼猴眼動系統(tǒng)為模型,，研究大腦的運動控制機理,。為什么單單選擇眼睛作為運動研究的突破口？
原因一：研究眼睛不如手,、腳等其它器官那么復雜
據(jù)胡新天介紹,，在我國，運動研究相對于感覺研究還有很大距離,，因為研究手,、腳等器官運動存在諸多技術難點。例如,，手,、腳有很多關節(jié)和肌肉，相應的控制機制就很復雜,。另外,，它們控制通路的一部分在脊髓內(nèi),，目前的技術手段很難觀測到這部分神經(jīng)元的活動。這些困難限制了研究的深入,，而眼睛運動相對簡單,，可以看作是繞眼眶內(nèi)一個固定點的轉(zhuǎn)動，便于測量,。同時,，眼睛運動的整個控制回路都在腦內(nèi)，便于觀察記錄,。
原因二,、眼睛的控制回路已經(jīng)清楚明了
上個世紀60年代,，美國科學家戴維·羅賓遜（DavidRobinson）發(fā)明了一種眼動測量儀,，這使眼睛運動變成一種可以精確測量的行為。眼睛運動的速度,、方向和幅度等指標都可以精確量化,。該項成果使研究控制眼睛行為的回路有了定量化的基礎。此外,，眼睛控制的回路都在腦內(nèi),，可以邊觀察眼動邊記錄控制神經(jīng)元的活動。
胡新天概括地說,，獼猴的眼睛運動控制系統(tǒng)具有負荷恒定（因為眼睛的重量在一定時間內(nèi)是基本恒定的）,，行為簡單（三維轉(zhuǎn)動，易于精確測量）,，控制回路神經(jīng)元容易記錄以及它的控制中樞包括了低位腦干和高級皮層的特點,，這使得它成為腦功能研究中一個不可多得的系統(tǒng)。
“到目前為止,，在運動研究中,，能夠被測量的最精確的行為就是眼動。眼動控制系統(tǒng)是目前運動控制研究中最為深入的領域,，它的低位腦干控制回路已基本清楚,。”胡新天說。
單個神經(jīng)元究竟以何種方式表現(xiàn)大腦的命令,？
