科学家揭秘身体如何高效准确执行运动任务

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本报讯(记者黄辛
见习记者卜叶)
日前,美国《国家科学院院刊》在线发表了中科院神经科学研究所所长、脑科学与智能技术卓越创新中心主任蒲慕明研究组的一项成果。该研究系统描述了背外侧纹状体直接通路和间接通路的同一群神经元在运动学习过程中的电活动变化,并发现两条通路的神经元活动在运动行为中具有相对独立又彼此配合的角色分工。

据英国《简氏防务》网站报道称,美国雷神公司和挪威康斯伯格防御与空间公司共同研制的“联合打击导弹”(JSM)成功完成了最后一次飞行测试,预计年底完成研发。这是首款能够装进F-35战斗机内部弹仓的多用途空对地巡航导弹,既能打击水面舰艇,也能打击地面目标。未来这款导弹将与挪威空军的F-35A战斗机结合并进行测试飞行。而随着F-35系列战斗机的全球销售,这款新型巡航导弹也将遍布各国。

背外侧纹状体脑区主要接收来自感觉运动皮层四肢代表区的投射,对运动技能的学习、运动的执行、运动习惯的形成具有重要作用。该脑区分布的多棘投射神经元分别介导了基底神经节运动调控中的两条经典通路,即直接通路和间接通路。然而,两条通路在运动学习过程的参与机制尚不明确。

能装进F-35弹仓的导弹

研究人员训练小鼠学习推杆运动任务,并通过特异性标记直接通路和间接通路的神经元,观察到伴随小鼠的学习过程,两条通路的神经元集群都逐渐产生了独特、稳定、顺序性发放的电活动模式。直接通路神经元倾向于在信号感知和推杆操作时活动,而间接通路神经元则更多地在推杆动作后反应,并且在不同的运动任务场景中,同一群神经元的电活动模式会发生改变。进一步实验发现,特异性抑制直接通路神经元会破坏推杆运动的起始,而特异性抑制间接通路神经元会引起试验间隔里的错误推杆次数显著上升。任一通路的抑制均会降低推杆动作本身的熟练程度。

JSM全称为联合打击导弹,是在挪威NSM反舰导弹基础上研制的一款对地打击导弹。

研究表明,直接通路和间接通路的神经元都参与了小鼠执行向右推杆任务的过程。在任务规则的执行上,前者主要负责目标运动的起始,后者主要负责与任务目的无关运动的抑制;在具体动作的执行上,两者都参与了对推杆动作准确度的调控。两条通路彼此配合,共同保证小鼠高效、准确地执行运动任务。

挪威是世界上著名的反舰导弹研制国,由于其西南濒大西洋,西北临北冰洋,海岸线曲折,多峡湾和岛屿,二战中曾经历过短暂而激烈的海岸防御作战。冷战时期,挪威又长年处于北约和华约两大军事集团对抗的前沿,海防任务繁重。因此,挪威最大的军工企业康斯伯格防御与空间公司从上世纪60年代就开始致力于发展反舰导弹,著名的“企鹅”反舰导弹就是这家公司的得意之作。

相关论文信息:DOI:10.1073/pnas.1901712116

上世纪90年代后,挪威开始了第五代反舰导弹的研制,这款导弹被命名为“海军攻击导弹”,简称NSM。NSM导弹是一种先进的中型反舰巡航导弹,具有一定的对陆攻击能力,射程200千米,采用GPS+惯性与地形轮廓匹配导航相结合的制导方式,末端采用红外成像制导,具有非常精准的打击能力。这款导弹受到了美国海军的青睐,作为代替“鱼叉”反舰导弹的下一代反舰导弹来采购,目前已经配置在了美军的濒海战斗舰上。

《中国科学报》 (2019-05-14 第1版 要闻)

在NSM反舰导弹的基础上,挪威又提出了研制空射型号的设想,将其发展为一款全向、高精度、多任务型的防区外发射武器,以攻击防御严密的陆上和海上目标。美国人的参与让这一项目进展加速。2007年,康斯伯格公司与洛克希德·马丁公司签订了关于在空射型NSM导弹基础上为F-35战斗机研制标准反舰导弹的合同,即JSM导弹。

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