A cerebellar-thalamocortical pathway drives behavioral context-dependent movement initiation.
A cerebellar-thalamocortical pathway drives behavioral context-dependent movement initiation.
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小脑-丘脑皮质通路驱动行为环境相关的运动启动。
DOI：
10.1016/j.neuron.2021.05.016
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发表时间：
2021-07-21
期刊：
影响因子：
16.2
通讯作者：
Duguid I
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Dacre J;Colligan M;Clarke T;Ammer JJ;Schiemann J;Chamosa-Pino V;Claudi F;Harston JA;Eleftheriou C;Pakan JMP;Huang CC;Hantman AW;Rochefort NL;Duguid I
执行习得的运动行为通常需要将感官线索转化为运动命令模式，从而产生适当的定时动作。小脑和丘脑是参与形成皮层输出和运动的两个关键区域，但小脑-丘脑皮层通路对自主运动启动的贡献仍然知之甚少。在这里，我们调查了听觉“去提示”如何转换丘脑皮质活动模式，以及这些变化如何与运动启动。运动丘脑齿状/间位受体区域的群体反应反映了运动启动前即刻活动的时间锁定增加，该运动启动在时间上与go线索解耦，指示固定延迟前馈运动计时信号。阻断小脑或运动丘脑输出抑制运动启动，而刺激触发运动的行为上下文依赖的方式。我们的研究结果表明，小脑输出，通过丘脑，形状皮质的活动模式所需的学习上下文依赖的运动启动。DN/IPN丘脑皮质活动传递可靠的前馈运动计时信号沉默DN/IPN或丘脑受体区域阻断运动启动DN/IPN丘脑皮质通路的光刺激触发运动丘脑皮质激活驱动行为上下文依赖的运动启动Dacre et al.显示了小脑-丘脑皮质通路对运动启动的贡献。使用增益和损失的功能操作，他们表明，输出从齿状核/间位核，通过丘脑，形状皮质活动动力学必要的学习行为上下文相关的运动启动。
Executing learned motor behaviors often requires the transformation of sensory cues into patterns of motor commands that generate appropriately timed actions. The cerebellum and thalamus are two key areas involved in shaping cortical output and movement, but the contribution of a cerebellar-thalamocortical pathway to voluntary movement initiation remains poorly understood. Here, we investigated how an auditory “go cue” transforms thalamocortical activity patterns and how these changes relate to movement initiation. Population responses in dentate/interpositus-recipient regions of motor thalamus reflect a time-locked increase in activity immediately prior to movement initiation that is temporally uncoupled from the go cue, indicative of a fixed-latency feedforward motor timing signal. Blocking cerebellar or motor thalamic output suppresses movement initiation, while stimulation triggers movements in a behavioral context-dependent manner. Our findings show how cerebellar output, via the thalamus, shapes cortical activity patterns necessary for learned context-dependent movement initiation. DN/IPN thalamocortical activity conveys a reliable feedforward motor timing signal Silencing DN/IPN or recipient regions of thalamus blocks movement initiation Photostimulation of the DN/IPN thalamocortical pathway triggers movement Thalamocortical activation drives behavioral context-dependent movement initiation Dacre et al. show the contribution of a cerebellar-thalamocortical pathway to movement initiation. Using gain- and loss-of-function manipulations they demonstrate that output from dentate/interpositus nuclei, via the thalamus, shapes cortical activity dynamics necessary for learned behavioral context-dependent movement initiation.
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