北京
中國科學院自動化研究所科研人員牽頭的研究團隊成功解碼手部運動的“神經地圖”。他們通過觀察獼猴抓東西時的腦部活動，首次發現獼猴大腦運動皮層中存在一種類似定位系統的神經編碼機制，能在抓取過程中實時追蹤手部在三維空間中的位置，就像手機導航顯示移動軌跡一樣。
▲獼猴自然抓取范式以及PMd神經元的“位置野”活動模式
人類以及獼猴等靈長類動物的手臂都能靈活完成各種抓取動作，但大腦究竟怎么操控這些動作始終是個謎。“科學家早就發現，我們大腦里有種叫‘位置細胞’的定位器，能幫動物認路。”論文通訊作者、中國科學院自動化所研究員余山說，手部動作是否也有類似的“實時定位系統”，這個問題困擾了科學界很多年。
在這項研究中，研究團隊通過在4只獼猴的大腦前運動皮層中植入微電極陣列，記錄了它們在自然抓取物品時的神經活動，并通過多個攝像頭記錄獼猴手部的運動軌跡，最終破譯獼猴大腦指揮手部動作的“密碼”。
研究發現，當獼猴伸手抓東西時，其大腦前運動皮層約1/5的神經元活動會在手伸到特定位置時顯著增強。這些神經元能夠實時、高效地“反映”運動中手的位置，僅50個最活躍的神經元就能精準還原手部移動路線，準確度高達80%。新型神經定位系統的工作方式與海馬體中用于導航的位置細胞，有異曲同工之妙。
余山表示，這一發現為理解大腦如何控制運動提供了全新的視角，并為腦機接口設計和機器人運動控制帶來重要啟發。通過解碼這些位置神經元的活動，未來可能實現更精準高效的神經假肢控制，同時，可以基于大腦的運動導航原理，設計更加靈巧的機械臂控制算法。
來源：科技日報
責任編輯：宋同舟
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