科学家找到猕猴大脑控制手部运动的导航机制

记者孙自法北京报道:4月23日,中国科学院自动化研究所对外宣布,他们联合吉林大学第一医院、解放军第九医学中心等科研力量,成功找到了猕猴大脑控制手部运动的导航机制。这个发现刊登在了《自然-通讯》杂志上,为研究大脑如何掌控身体动作提供了全新视角,也给脑机接口和机器人设计带来了重要启示。 为了弄清猕猴灵巧抓握背后的神经原理,中科院自动化所博士研究生曹盛浩带领团队,给4只猕猴的背侧前运动皮层植入了微电极阵列。研究人员通过监控这些神经元的活动,结合摄像头捕捉的手部运动轨迹,发现了一个有趣的现象。 大约22%的PMd神经元在猕猴手部位于特定位置时会特别活跃,形成了所谓的“位置野”。这种现象非常像海马体中用于导航的位置细胞,能实时反映手的空间位置。只要使用50个活跃度最高的神经元(大约占总数的10%),就可以把抓取轨迹的精度做到80%。 更令人惊奇的是,在同一个神经元群体里,手的位置信息和运动方向、速度以及抓取目标的位置都被一起编码了。这种混合的编码方式让大脑既能掌握空间信息,又能顾及运动需求,实现高效的动作规划。这跟海马体在导航时的做法很像,说明大脑可能在用相似的计算框架处理不同尺度的空间问题。 这项工作揭示了大脑控制动作的神经编码机制,有望为未来的神经假肢控制提供依据,也能启发我们设计出更灵活的机械臂算法。