AI导读:

中国科学院自动化研究所科研人员成功解码猕猴手部运动的“神经地图”,发现大脑中存在类似定位系统的神经编码机制,为理解大脑如何控制运动提供了新视角,为脑机接口和机器人运动控制带来重要启发。

  记者23日从中国科学院自动化研究所获悉,该所科研人员牵头的研究团队成功解码手部运动的“神经地图”。他们通过观察猕猴抓东西时的脑部活动,首次发现猕猴大脑运动皮层中存在一种类似定位系统的神经编码机制,能在抓取过程中实时追踪手部在三维空间中的位置,就像手机导航显示移动轨迹一样。这一创新性的研究成果已发表于《自然·通讯》杂志,为神经科学和运动控制领域带来了新突破。

  人类以及猕猴等灵长类动物的手臂都能灵活完成各种抓取动作,但大脑究竟如何操控这些动作一直是个未解之谜。科学家早已发现,大脑中存在一种叫“位置细胞”的定位器,能帮助动物认路。然而,手部动作是否也有类似的“实时定位系统”,这一问题长久以来困扰着科学界。

  在这项开创性的研究中,研究团队在4只猕猴的大脑前运动皮层中植入了微电极阵列,详细记录了它们在自然状态下抓取物品时的神经活动,并通过多个摄像头精确追踪猕猴手部的运动轨迹,最终成功破译了猕猴大脑指挥手部动作的“密码”。

  研究发现,当猕猴伸手抓取物品时,其大脑前运动皮层约1/5的神经元活动会在手伸到特定位置时显著增强。这些神经元能够实时、高效地“反映”运动中手的位置,仅需50个最活跃的神经元就能精准还原手部移动路线,准确度高达80%。这种新型神经定位系统的工作方式与海马体中用于导航的位置细胞有着异曲同工之妙。

  中国科学院自动化所研究员余山表示,这一发现不仅为理解大脑如何控制运动提供了全新的视角,还为脑机接口设计和机器人运动控制领域带来了重要的启发。未来,通过解码这些位置神经元的活动,我们或许能够实现更精准高效的神经假肢控制,同时,基于大脑的运动导航原理,设计出更加灵巧的机械臂控制算法。

(文章来源:科技日报)