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https://www.med.cuhk.edu.hk/press-releases/cuhks-gerald-choa-neuroscience-centre-unveils-mystery-of-how-brain-learns-motor-skills
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中大「蔡永业脑神经科学中心」破解大脑学习动作技能原理

香港中文大学(中大)医学院新成立的「蔡永业脑神经科学中心」,成功透过尖端神经生理学技术,记录由实验大鼠神经细胞发出的信息,以拆解动作记忆於大脑内形成的复杂过程,从而解释高等动物如何学习新的动作技能。研究结果有助加深认识可造成肢体动作障碍的脑科疾病,例如柏金逊症及中风等,以开发更有效的治疗。结果已刊载於国际顶尖科学期刊《Nature Communications》。

 

克服技术障碍 成功记录及分析由多个神经细胞同时发出的海量信息

动作技能是一种刻意运用肌肉执行某种特定行为的功能,例如写字、步行、踏单车等,在日常生活中不可或缺。众所周知,每学习一种新的动作技能皆需要透过重覆练习来掌握,但生物医学界一直未能了解重覆地练习一个动作,到底如何影响大脑的运动神经系统。

 

中大医学院蔡永业脑神经科学中心与生物医学学院教授容永豪教授和副教授柯亚教授共同率领的研究,应用了尖端神经生理学技术,记录实验大鼠在学习新动作技能时,它们大脑运动皮质内神经细胞所发出的活动信息。柯亚教授表示:「今次研究最具挑战性之处,是要在实验大鼠学习动作技能的过程中,准确记录由多个神经细胞同时发出每分钟数以千计的神经信号,而记录的时间为期逾一周。」

 

此外,在负责研究报告的第一作者李茜博士努力下,团队成功透过尖端的统计学及机器学习技术,处理及分析收集到的海量信息,呈现出记忆於大脑形成的脉络。李茜博士於中大医学院生物医学学院取得博士学位,现正在美国冷泉港实验室从事博士后工作。

 

蔡永业脑神经科学中心主要研究员之一、同为研究报告第一作者的中大医学院内科及药物治疗学系临床讲师高浩医生补充:「研究另发现,当大脑运动皮质缺乏神经传导物质『多巴胺』,运动技能的记忆便难以形成。这情况可见於部分柏金逊症患者,相关的研究发现有助解释为何此症患者病发后会失去学习动作技能的能力。」

 

研究团队期望,透过今次研究结果,协助医学界了解大脑学习动作技能的机理,以帮助运动神经系统失去功能的患者,发展更有效的治疗。

 

新成立中大蔡永业脑神经科学中心 势在研究领域中发挥主导作用

今次研究为中大蔡永业脑神经科学中心的代表项目之一。中心於今年年初成立,并以中大医学院创院院长蔡永业教授命名,希望透过联合校内各个对脑神经科学感兴趣的学术单位,促进这领域的研究发展。中心的使命是通过重要且达国际一流水平的研究,在脑神经科学研究中发挥主导作用,造福社会。多名积极参与基础、转化及临床神经科学研究的中大学者,均为中心成员。在容永豪教授及中大医学院内科及药物治疗学系脑神经科主任莫仲棠教授的共同领导下,中心会在大脑行为机制、脑疾病遗传基础,以及神经血管生物学和疾病这三大研究范畴继续发展。

 

容永豪教授表示:「我们对蔡永业脑神经科学中心的成立感到相当鼓舞。目前,中心正进行一系列的研究项目,预计这所新研究中心将在未来几年,就神经科学基础及转化研究有新颖且重要的发现。」

 

对於得到慷慨捐款以成立蔡永业脑神经科学中心,莫仲棠教授亦表示:「 我们相信此中心能加强对神经系统疾病的研究,以研发更有效的预防及治疗方法,缓解患者的病情,并减轻社会的负担。」

 

中大蔡永业脑神经科学中心一项最新研究,成功拆解动作记忆於大脑内形成的复杂过程。(左起) 中大医学院生物医学学院副教授柯亚、教授容永豪,及内科及药物治疗学系临床讲师高浩医生。

中大蔡永业脑神经科学中心一项最新研究,成功拆解动作记忆於大脑内形成的复杂过程。(左起) 中大医学院生物医学学院副教授柯亚、教授容永豪,及内科及药物治疗学系临床讲师高浩医生。

研究报告第一作者李茜博士透过尖端的统计学及机器学习技术,成功克服技术障碍。

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研究团队记录来自实验大鼠大量由神经细胞发出的活动信息,并利用尖端的数据处理方法,呈现动作记忆在大脑内形成的脉络。

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