中工網(wǎng)訊（工人日?qǐng)?bào)-中工網(wǎng)記者于忠寧）近日，記者從中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所獲悉，該所科研人員牽頭的研究團(tuán)隊(duì)成功解碼手部運(yùn)動(dòng)的“神經(jīng)地圖”，相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然·通訊》雜志。

人類以及獼猴等靈長(zhǎng)類動(dòng)物的手臂都能靈活完成各種抓取動(dòng)作，但大腦究竟怎么操控這些動(dòng)作始終是個(gè)謎。研究團(tuán)隊(duì)通過觀察獼猴抓東西時(shí)的腦部活動(dòng)，首次發(fā)現(xiàn)獼猴大腦運(yùn)動(dòng)皮層中存在一種類似定位系統(tǒng)的神經(jīng)編碼機(jī)制，能在抓取過程中實(shí)時(shí)追蹤手部在三維空間中的位置，就像手機(jī)導(dǎo)航顯示移動(dòng)軌跡一樣。

該研究通過在4只獼猴的大腦背側(cè)前運(yùn)動(dòng)皮層植入微電極陣列，記錄它們?cè)谧匀蛔ト∪蝿?wù)中的神經(jīng)活動(dòng)，并通過多個(gè)攝像頭記錄獼猴手部的運(yùn)動(dòng)軌跡，分析了大腦背側(cè)前運(yùn)動(dòng)皮層神經(jīng)元在抓取任務(wù)中的活動(dòng)模式。

研究發(fā)現(xiàn)，手位置信息與手的運(yùn)動(dòng)方向、速度和抓取目標(biāo)的位置等信息在同一個(gè)大腦背側(cè)前運(yùn)動(dòng)皮層神經(jīng)元群體中共同編碼。這種混合編碼方式使得大腦能夠同時(shí)考慮空間信息和運(yùn)動(dòng)信息，從而實(shí)現(xiàn)了高效的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和執(zhí)行。這一混合編碼方式正是海馬體在空間導(dǎo)航任務(wù)采用的方式，提示大腦利用相似的神經(jīng)計(jì)算框架實(shí)現(xiàn)不同尺度上的空間導(dǎo)航。

上述研究為腦機(jī)接口和機(jī)器人的發(fā)展提供了新思路。通過解碼這些位置神經(jīng)元的活動(dòng)，有望實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)高效的神經(jīng)假肢控制，同時(shí)可以基于大腦的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)航原理來設(shè)計(jì)更加靈巧的機(jī)械臂控制算法。