北京大学生命科学学院于佳宁课题组揭示背外侧纹状体对运动起始和执行的持续贡献：背外侧纹状体不只是运动的启动开关

2026年8月7日，北京大学生命科学学院、IDG/麦戈文脑科学研究所于佳宁课题组在Science Advances发表题为“Continuous contributions of the dorsolateral striatum to movement initiation and execution”的研究论文。研究结合自由活动大鼠行为、在体电生理记录和闭环光遗传抑制，发现背外侧纹状体（dorsolateral striatum，DLS）不仅参与动作选择和起始，也在动作开始后持续参与前肢伸取和全身运动的执行。

动作开始之后，DLS还在做什么？

经典观点认为，DLS参与根据线索选择和启动已经习得的动作。然而，动作一旦开始，DLS是否还发挥作用，一直缺少直接的因果证据。

为回答这一问题，课题组训练大鼠完成简单反应时任务：大鼠按住杠杆，听到声音后释放杠杆，再转身前往另一侧的奖赏口取水。这个任务把等待、动作起始、前肢运动和全身移动组织在同一行为序列中，使研究人员能够在不同时刻记录或干预DLS活动。

图1 研究问题：DLS除了参与习得动作的选择和启动，是否也持续参与动作执行

神经活动贯穿整个行为过程

多通道电极和Neuropixels探针记录显示，不同DLS神经元分别与杠杆接近、前爪抬起、等待、提示音、杠杆释放及奖赏获取等事件相关。部分神经元的放电还能由前肢、头部和身体的位置、方向及速度等运动学变量预测。这说明，DLS活动不仅与抽象的任务事件有关，也持续反映动物的具体运动和身体状态。

图2 DLS神经元活动覆盖从动作准备到奖赏获取的多个阶段，并与身体运动学变量相关

DLS参与动作起始

课题组建立闭环光遗传系统，在特定行为时刻短暂抑制DLS。动物接近杠杆时进行抑制，会延迟前肢伸取和杠杆按压；在声音提示出现时抑制，则会延长杠杆释放的反应时间。这表明DLS既参与自主发起的动作，也支持外界刺激触发的快速反应。

图3 在动物接近杠杆或声音提示出现时抑制DLS，分别延迟前肢伸取和杠杆释放

DLS持续参与已经开始的动作

最关键的实验发生在动作启动之后。课题组利用DeepLabCut-Live实时识别前爪运动，在前爪刚刚离开地面、伸取已经开始时触发抑制。如果DLS只是一个“启动开关”，此时抑制不应影响后续动作。然而，动物的前爪常在伸向杠杆的途中突然下落或短暂停顿，正在进行的伸取被明显打断。

类似地，在杠杆释放后、转身已经开始时抑制DLS，大鼠仍能前往奖赏口，但速度下降、轨迹变长，转身效率也明显降低。这些结果说明，DLS的作用并未随着动作启动而结束，而是持续参与前肢和全身运动的推进与执行。

图4 动作开始后抑制DLS会打断前肢伸取，并降低随后全身运动的速度和轨迹效率

区域特异性与下游输出

为检验这些影响是否由一般性的纹状体抑制引起，课题组采用相同方法抑制背内侧纹状体（DMS）。与DLS相比，DMS抑制对前肢伸取起始、运动速度和轨迹效率的影响均较弱，形成了DLS与DMS功能差异的单分离，提示这些运动效应具有区域特异性。

课题组还在抑制DLS的同时记录基底神经节输出核团黑质网状部（SNr）。DLS抑制并未使SNr神经元一致升高或降低放电：一部分神经元活动增加，另一部分下降，而且变化在抑制期间持续存在。这表明DLS抑制并非简单地整体增强或减弱基底神经节输出，而是以复杂、双向的方式重组其下游活动。

本研究通过在行为的不同时刻精确干预神经活动，将DLS在动作起始与执行中的作用区分开来。结果表明，DLS并不是发出一次启动指令后便退出运动控制，而是在动作展开过程中持续发挥作用。这一发现为理解基底神经节如何控制连贯运动，以及相关环路异常为何会同时造成动作启动困难、运动迟缓和动作中断，提供了新的实验依据。

北京大学前沿交叉学科研究院生命科学联合中心（CLS）项目博士毕业生曹嘉明为论文第一作者，完成了主要的纹状体光遗传及电生理实验和数据分析；在读博士生赵玉洁完成了背内侧纹状体光遗传实验并参与了纹状体电生理实验和数据分析；于佳宁为通讯作者。

本研究获得国家自然科学基金、北京市自然科学基金、北京大学—清华大学生命科学联合中心及膜生物学全国重点实验室的支持。