研究揭示大腦如何“導航”手

發布時間：2025-05-15 15:52 原文鏈接：研究揭示大腦如何“導航”手

　　由中國科學院自動化研究所牽頭的聯合研究團隊在大腦如何“導航”手的運動方面，獲得了機理上的發現。他們通過記錄獼猴執行自然抓取任務時的神經活動，首次發現在大腦的運動皮層中存在一種類似GPS（全球定位系統）的神經編碼機制，能夠在抓取過程中實時表征手在空間中的位置。相關成果近日發表于《自然-通訊》。

　　靈長類動物的手可以靈巧地執行各種抓取任務，而大腦如何規劃和執行這些任務，一直是神經科學的核心問題之一。已有研究表明，大腦海馬體中的“位置細胞”能夠為身體導航提供空間信息，幫助動物構建認知地圖。然而，手等身體部位的活動是否存在類似的導航框架，一直是未解之謎。

　　研究人員在4只獼猴的大腦背側前運動皮層（PMd）中植入微電極陣列，記錄了它們在自然抓取任務中的神經活動，并通過多個攝像頭記錄獼猴手部的運動軌跡，進而分析PMd神經元在抓取任務中的活動模式。

　　研究發現，在手部處于特定空間位置時，約有22%的PMd神經元活動顯著增強，形成了“位置野”。這些神經元能夠實時、高效地表征運動中的手位置，僅使用50個最活躍的位置神經元，就能以80%的準確率解碼手部運動軌跡。這一結果表明，手位置信息在PMd中以“位置野”編碼的形式存在，類似于海馬體中用于導航的位置細胞。

　　研究還發現，手位置信息與手的運動方向、速度和抓取目標的位置等信息，在同一個PMd神經元群體中共同編碼。這種混合編碼方式使得大腦能夠同時考慮空間信息和運動信息，從而實現高效的運動規劃和執行。

　　該研究為理解大腦如何控制運動提供了全新視角，為腦機接口的設計和機器人運動控制帶來了重要啟示。