我们成千上万的日常活动，从煮咖啡到散步，再到和邻居打招呼，都是通过隐藏在头盖骨中心附近的一组古老的大脑结构来实现的。

被称为基底神经节的神经元群是调节大量常规运动和行为功能的中心枢纽。但当基底神经节的信号被削弱或破坏时，就会出现运动衰弱和精神疾病，包括帕金森病、妥瑞氏综合症、注意力缺陷多动障碍(ADHD)和强迫症。

尽管基底节区在控制行为方面具有核心重要性，但信息从基底节区流向大脑其他区域的具体、详细的路径仍未被绘制出来。现在，加州大学圣迭戈分校、哥伦比亚大学祖克曼研究所的研究人员和他们的同事们已经从基底神经节最大的输出核(被称为网状黑质或SNr的区域)绘制了一幅精确的大脑连接图。这些发现提供了该区域结构的蓝图，揭示了新的细节和与基底神经节相关的令人惊讶的影响程度。

该研究结果由助理项目科学家Lauren McElvain牵头，在加州大学圣地亚哥分校David Kleinfeld教授的神经物理实验室和Zuckerman研究所首席研究员Rui Costa的实验室进行，并于4月5日发表在《科学》杂志上。

本研究建立了对基底神经节在运动系统层次中的位置的新认识。根据研究人员的说法，从连接图中出现的新发现的途径可能会为帕金森病和其他与基底神经节相关的疾病的干预开辟额外的途径。

在美国国立卫生研究院通过推进创新神经技术?(Brain)倡议的大脑研究的支持下，研究人员通过应用现代神经科学工具集开发了在小鼠中工作的新蓝图，该工具集结合了遗传学，病毒追踪，全脑解剖和图像处理的自动显微成像技术。研究结果揭示了关于人际关系广度的令人惊讶的新见解。

美国国立卫生研究院大脑计划主任John J. Ngai说:“这些结果是大脑计划支持的研究人员如何使用最新的大脑绘图工具从根本上改变我们对大脑回路中连接是如何组织的理解的一个例子。”

先前的研究强调基底神经节的结构是由一个闭环控制的，输出投影连接回输入结构。这项新的研究表明，信噪比甚至会影响到较低水平的运动和行为系统。这包括与脊髓和运动核直接连接的大量脑干区域，运动核通过少量中间连接控制肌肉。

“由麦克尔文博士领导的新发现为运动控制提供了重要的一课，”生物科学部(神经生物学部)和物理科学部(物理系)的教授克莱因菲尔德说。“大脑并不像自动驾驶汽车的‘神经网络’那样，通过层次化的命令来控制运动，而是通过中层管理人员的方案来控制运动输出，同时通知执行计划人员。”

值得注意的是，根据研究人员的说法，投射到低水平运动系统的信噪比神经元有分支轴突，同时投射回负责高阶控制和学习的大脑区域。通过这种方式，新描述的信噪比神经元的连通性从根本上连接了大脑高水平和低水平的操作。

“特定的基底神经节输出神经元投射到特定的下游脑核，但也将这些信息传播到更高的运动中心，这一事实对大脑如何在特定环境下选择哪些运动，以及如何学习未来要做哪些动作有影响。”科斯塔说，他是哥伦比亚大学瓦格洛斯内科和外科医学院的神经科学和神经学教授，同时也是祖克曼研究所的主任和首席执行官。