探索运动(explorative locomotion)可以帮助动物迅速有效地捕捉使新环境中与生存有关的食物或者威胁等因素,是保障物种生存和延续的关键。当动物进入一个新环境时,适应一小段时间后,便会主动对环境进行探索,以排除危险刺激源,或搜寻食物和水。前人研究发现,脚桥被盖核(the pedunculopontine tegmental nucleus,PPTg)参与了对动物探索运动的调控。未定带(zona incerta,ZI)作为PPTg的一个重要的上游,引起了我们的关注。ZI是位于丘脑底核的一个核团,大部分神经元为抑制性神经元。根据神经元结构、形态及神经化学特性,啮齿类动物的未定带可被划分为四个亚区,前端未定带(rostral part of ZI,rZI),中间端背侧未定带(dorsal part of ZI,dZI),中间端腹侧未定带(ventral part of ZI,vZI),后端未定带(caudal part of ZI,cZI)。广泛的输入输出环路为ZI参与各项不同的功能,包括睡眠与觉醒、注意力、姿势与运动、大脑皮层发育等,提供了必要的结构基础。值得注意的是,ZI与大量调节运动的高级核团(如黑质(substantia nigra,SN)、中脑导水管周围黑质(periaqueductal gray,PAG)、脚桥被盖核PPTg)之间存在相互投射关系,亦被报道是一个良好的治疗帕金森症(Parkinson’s disease,PD)的深部脑电刺激位点,这提示ZI参与了动物的运动功能调节。但关于ZI及其上下游环路是如何影响动物运动、运动的生理意义是什么,我们知之甚少。为了研究以上科学问题,我们首先利用药理学方法,发现阻断ZI神经元上的AMPA受体后,小鼠的运动功能明显下降,这提示ZI参与了小鼠运动功能的调控。然后,我们利用逆向示踪剂、顺向标记病毒的方法,发现了前扣带回皮层(cingulate cortex,Cg)的谷氨酸能神经元兴奋性地投射到rZI、dZI。通过免疫组化的方法,我们发现下游ZI的神经元类型主要是Nos 阳性神经元。最后,我们通过光遗传学的方法证明激活Cg到ZI这条环路能够驱动小鼠的探索运动。通过本研究,我们首次揭示了皮层通过对ZI的环路投射调控了动物的探索运动,相信进一步的研究可以帮助我们对探索运动发生的机制有更深入的了解。