三年前因火灾去世的中国留学生，作为第一作者发表Nature论文|动作|火灾|皮层|神经元|细胞|脑活动|论文

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

当我们学习如何执行新动作时，大脑会在掌握新任务的过程中将细节铭刻于脑海。从幼儿学弹钢琴，到新手匹克球选手熟悉球拍挥击动作，我们习得新运动技能的同时，大脑也刻录下了相应的神经活动模式。

此前，神经生物学家已观察到，当我们学习特定动作时，大脑运动皮层中会涌现出可区分的活动模式。但尚不清楚的是，这些模式究竟是负责生成动作的原因，还是仅仅反映了由大脑其他区域驱动的动作。此外，这种模式化活动是在运动皮层内部产生的，还是从其他脑区继承而来的？一直存在争议。

2026 年 10 月 14 日，加州大学圣地亚哥分校 Qiyu Chen、吴岸作为共同第一作者，在 Nature 期刊发表了题为：Targeted stimulation of motor cortex ensembles drives learned movements 的研究论文。该研究表明，靶向刺激运动皮层中的约 20 个神经元，即可驱动已习得的运动。

该研究结合了体内双光子钙成像与全息光遗传刺激技术，对执行熟练任务的小鼠 M1 L2/3 中功能定义的神经元群体进行了刺激。对约 20 个在自发运动起始前即表现出活动提前的神经元进行短暂同步刺激，可诱发与已习得运动相似的动作，同时在其他 M1 神经元中产生了与已习得活动相似的模式。此外，光遗传触发群体活动的逐次试验变异性，与所诱发运动的变异性相关。这些变异性均可由刺激前 M1 活动的初始状态预测。在某些试验中，刺激仅诱发了已习得活动但未引发运动，表明已习得活动并非仅仅是运动的反映，而是可以内部产生。在任务脱离（未参与任务）的小鼠中，刺激无法诱发运动或习得性活动。而在参与任务的小鼠中，刺激那些活动紧随运动起始之后的神经元，也无法诱发习得性运动。

综上所述，当 M1 处于最佳初始状态并接收精确的触发输入时，M1 L2/3 中的已习得活动即可被生成，这证实了 M1 在生成已习得活动与已习得运动中发挥主动作用。

这项研究建立在吴岸博士前期研究的基础上，她也是这篇论文的共同第一作者，她于 2023 年 3 月在加拿大蒙特利尔的一场火灾中不幸去世（时年 31 岁）。吴岸来自中国安徽铜陵，她 15 岁考入武汉大学，23 岁博士毕业于迈阿密大学，此后在加州大学圣地亚哥分校进行博士后研究，并担任实验室项目科学家。

在执行已习得的运动技能时，大脑初级运动皮层（M1）第 2/3 层（L2/3）的神经元群体表现出一种可重复的时空活动模式。但关于 M1 是否主动参与生成这一习得模式，以及该模式是否因果性地驱动已习得运动，目前仍存在争议。

而现在，科学家经有了答案，来自加州大学圣地亚哥分校的研究人员以小鼠为研究对象，运用先进的光学方法等技术，以前所未有的细节剖析大脑活动。他们锁定了负责新习得动作的特定脑区，并刺激该区域的少量神经元（少至 20 个神经元）以引发相应动作，从而通过神经元的记录与刺激实现了一种“读心”与“控脑”效果。

二十个神经元即可触发已习得的动作

论文通讯作者小宫山贵树（Takaki Komiyama）教授表示，我们发现，仅短暂激活大脑运动皮层中约 20 个精心挑选的神经元，就能触发与某一习得动作相关的更大范围脑活动模式，并且在许多情况下，能直接产生这一习得动作本身。考虑到小鼠大脑包含约 7000 万个神经元，如此小规模的刺激竟能驱动特定的大规模脑活动及行为，实在令人惊讶。

这项发表在Nature上的研究，由博士生Qiyu Chen主导，其研究基础来自实验室项目科学家吴岸之前工作。2023 年 3 月 16 日，吴岸在加拿大蒙特利尔参加学术会议后，其租住民宿所在的大楼发生火灾，她因此不幸去世。她的贡献对实验室的运动学习与神经环路研究具有重要意义，这项研究也承载着对她的纪念。