前运动皮质和初级运动皮质参与形成有目的的运动计划

3.前运动皮质和初级运动皮质参与形成有目的的运动计划

与“伸手够”相关的顶叶皮质和很多前中央皮质区形成回返式神经联系,这其中包括初级运动皮质区、腹侧和背侧前运动皮质区以及辅助运动皮质区。这些皮质区域内的神经元参与感觉运动的转化过程。它们提供关于运动过程中的空间运动学和随时变化的机械力学信息。

例如,位于背侧前运动皮质区内与“伸手够”动作相关的神经元很少受眼睛注视方向的影响,但是顶叶皮质内与“伸手够”动作相关的神经元受注视方向的影响较大。研究发现,背侧前运动皮质区内的神经元与运动过程中运动方向有关。进一步研究发现,背侧前运动皮质区内神经元活动编码运动计划过程中的运动方向信息,而且没有偏侧化特征,也就是无论左侧上肢运动还是右侧上肢运动,双侧的背侧前运动皮质区内的神经元都积极活动。一只猴子被训练在8个方向去完成“伸手够”的动作,去抓物品。初始运动位置位于中心,使用两侧上肢分别进行这种运动。同时记录猴子运动时同侧和对侧腹侧前运动皮质区内的一个神经元活动。结果发现,在运动计划阶段,无论是同侧还是对侧的背侧前运动皮质区神经元都产生了积极电活动。但是在动作执行阶段,其电活动明显降低。另外,发现背侧前运动皮质区的神经元动作具有明显的方向偏爱性。总体来看,向右侧运动时神经元活动要更强。可见,其神经元工作同样具有方向偏爱性,表现为右侧和后方位置的偏爱。在一侧肢体运动时对侧的神经元活动强,而同侧的神经元活动非常弱。而且与背侧前运动皮质区神经元工作特征不同的是,其在运动准备/计划阶段,电活动很弱,而在动作执行阶段,神经元活动非常强。

在另一项研究中,猴子被训练用它的上肢去移动计算机屏幕显示器上的一个十字叉“+”标记。在这个实验过程中,要求猴子在一些实验中,上肢的移动与目标“+”移动的方向是线性的关系,即上肢往哪个方向移动,目标“+”就往哪个方向移动。同时又设置了另外一些实验,实验难度加大,使上肢的移动与目标“+”的关系不具有线性的关系。分为3种情况:①反方向关系;②镜面关系;③曲线画圈与“+”直线移动关系。结果发现,这些神经元,尤其是初级运动皮质区神经元参与上肢的运动,而在背侧和腹侧前运动皮质区内的神经元参与屏幕上“+”的移动,这说明,处于运动皮质区的神经元直接与肢体运动有关,但是前运动皮质区神经元与运动学特征有关。