SUMMARY Primary motor cortex (M1) has been thought to form a continuous somatotopic homunculus extending down precentral gyrus from foot to face representations 1,2 . The motor homunculus has remained a textbook pillar of functional neuroanatomy, despite evidence for concentric functional zones 3 and maps of complex actions 4 . Using our highest precision functional magnetic resonance imaging (fMRI) data and methods, we discovered that the classic homunculus is interrupted by regions with sharpy distinct connectivity, structure, and function, alternating with effector-specific (foot, hand, mouth) areas. These inter-effector regions exhibit decreased cortical thickness and strong functional connectivity to each other, and to prefrontal, insular, and subcortical regions of the Cingulo-opercular network (CON), critical for executive action 5 and physiological control 6 , arousal 7 , and processing of errors 8 and pain 9 . This interdigitation of action control-linked and motor effector regions was independently verified in the three largest fMRI datasets. Macaque and pediatric (newborn, infant, child) precision fMRI revealed potential cross-species analogues and developmental precursors of the inter-effector system. An extensive battery of motor and action fMRI tasks documented concentric somatotopies for each effector, separated by the CON-linked inter-effector regions. The inter-effector regions lacked movement specificity and co-activated during action planning (coordination of hands and feet), and axial body movement (e.g., abdomen, eyebrows). These results, together with prior work demonstrating stimulation-evoked complex actions 4 and connectivity to internal organs (e.g., adrenal medulla) 10 , suggest that M1 is punctuated by an integrative system for implementing whole-body action plans. Thus, two parallel systems intertwine in motor cortex to form an integrate-isolate pattern: effector-specific regions (foot, hand, mouth) for isolating fine motor control, and a mind-body interface (MBI) for the integrative whole-organism coordination of goals, physiology, and body movement.

The red nucleus is a large brainstem structure that coordinates limb movement for locomotion in quadrupedal animals (Basile et al., 2021). The humans red nucleus has a different pattern of anatomical connectivity compared to quadrupeds, suggesting a unique purpose (Hatschek, 1907). Previously the function of the human red nucleus remained unclear at least partly due to methodological limitations with brainstem functional neuroimaging (Sclocco et al., 2018). Here, we used our most advanced resting-state functional connectivity (RSFC) based precision functional mapping (PFM) in highly sampled individuals (n = 5) and large group-averaged datasets (combined N ~ 45,000), to precisely examine red nucleus functional connectivity. Notably, red nucleus functional connectivity to motor-effector networks (somatomotor hand, foot, and mouth) was minimal. Instead, red nucleus functional connectivity along the central sulcus was specific to regions of the recently discovered somato-cognitive action network (SCAN; (Gordon et al., 2023)). Outside of primary motor cortex, red nucleus connectivity was strongest to the cingulo-opercular (CON) and salience networks, involved in action/cognitive control (Dosenbach et al., 2007; Newbold et al., 2021) and reward/motivated behavior (Seeley, 2019), respectively. Functional connectivity to these two networks was organized into discrete dorsal-medial and ventral-lateral zones. Red nucleus functional connectivity to the thalamus recapitulated known structural connectivity of the dento-rubral thalamic tract (DRTT) and could prove clinically useful in functionally targeting the ventral intermediate (VIM) nucleus. In total, our results indicate that far from being a 'motor' structure, the red nucleus is better understood as a brainstem nucleus for implementing goal-directed behavior, integrating behavioral valence and action plans.