小鼠运动皮层在伸手-抓握-搬运学习过程中形成主动抓握维持的表征

物体操控是一种灵巧行为，需要持续的感觉—运动协调，以在连续运动过程中建立并维持抓握。尽管已有研究表明，抓握起始会调节初级运动皮层（M1）的活动，但持续性的抓握维持是否表征于M1、这种表征是对应于M1的内在状态还是通过学习形成的状态，以及这一状态如何促进涉及物体操控的熟练行为，目前仍不清楚。我们利用双光子钙成像，研究了小鼠在学习一种自发启动、自定节奏的伸取—抓握—搬运任务过程中的这些问题。该任务使小鼠能够控制试次结构和时序，从而揭示了两种运动学上相似但功能上不同的搬运行为：主动抓握，即小鼠持续控制一粒蔗糖丸并从所持物体获得感觉反馈；以及空抓握，即小鼠在未能抓住蔗糖丸后完成相同的搬运动作。随着行为逐渐精细化，空抓握出现得更少，而M1对主动抓握维持的表征则变得更加可靠，并且与空抓握的表征更加不同。这种差异在单神经元活动、群体活动以及神经元之间的功能连接性中均可观察到。这些差异具有足够的稳健性，能够支持基于神经活动对主动抓握状态和空抓握状态进行准确解码；当模型纳入条件特异性的功能网络耦合时，对单神经元活动的编码也得到改善。总之，这些发现表明，学习使M1活动逐渐精炼为一种独特且可靠的主动抓握维持表征，揭示了物体接触过程中的感觉—运动整合是习得性灵巧行为的关键神经基础。

物体操控是一种灵巧行为，需要持续的感觉—运动协调，以在连续动作过程中建立并维持抓握。尽管已知抓握起始会调节初级运动皮层（M1）的活动，但持续性的抓握维持是否表征于M1中、它对应于M1的一种内在状态还是一种通过学习形成的状态，以及这种状态如何促进涉及物体操控的熟练行为，仍不清楚。我们采用双光子钙成像研究了这些问题，研究对象为正在学习一种自发启动、自定节奏的伸手—抓握—搬运任务的小鼠。该任务使小鼠能够控制试次结构和时序，从而揭示出两种运动学上相似但功能上不同的搬运行为：主动抓握，即小鼠维持对蔗糖颗粒的控制并从所持物体获得感觉反馈；以及空抓握，即小鼠在未能抓住颗粒后完成相同的搬运动作。随着行为逐渐精细化，空抓握出现得越来越少，而M1对主动抓握维持的表征则变得更加可靠，并且与空抓握更加区分开来。这种差异在单神经元活动、群体活动以及神经元之间的功能连接性中均有体现。这些差异足够稳健，能够支持基于神经活动对主动抓握状态和空抓握状态进行准确解码；当模型纳入条件特异性的功能网络耦合时，对单个神经元活动的编码效果也得到改善。综上，这些发现表明，学习将M1活动塑造为一种独特且可靠的主动抓握维持表征，揭示了物体接触期间的感觉—运动整合是习得性灵巧行为的关键神经基础。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.30.735546v1?rss=1

🏷️ 运动皮层 双光子钙成像 感觉-运动整合 抓握学习 神经活动解码