卡內(nèi)基梅隆大學(xué)工程學(xué)院新研究顯示,運(yùn)動(dòng)皮層神經(jīng)元可以最佳地調(diào)整如何以最優(yōu)方式編碼運(yùn)動(dòng)。研究提高了對(duì)大腦控制運(yùn)動(dòng)的理解,有望提高腦機(jī)接口及神經(jīng)假肢的性能和可靠性,有利于輔助癱瘓病人和截肢患者。
人類(lèi)大腦擁有通過(guò)改變個(gè)體神經(jīng)元來(lái)優(yōu)化信息處理的能力。如果可以理解這一過(guò)程,便可設(shè)計(jì)更加精確的神經(jīng)假肢。比如未來(lái)可以設(shè)計(jì)機(jī)器手臂,更加精確地實(shí)施病患的預(yù)期動(dòng)作。
研究探討了通過(guò)2D和3D的虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)現(xiàn)大腦活動(dòng)在簡(jiǎn)單活動(dòng)任務(wù)中的變化。研究人員想要知道,當(dāng)呈現(xiàn)多元化可能方向時(shí),運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)神經(jīng)元是否會(huì)自動(dòng)調(diào)整其對(duì)方向的敏感度,而不是受局限性的結(jié)果。之前該領(lǐng)域的研究指出這一現(xiàn)象被稱(chēng)作動(dòng)態(tài)范圍適應(yīng),通常出現(xiàn)在對(duì)聲音、觸覺(jué)和光敏感的神經(jīng)元,促使研究人員詢(xún)問(wèn)相同現(xiàn)象是否會(huì)適用于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中與運(yùn)動(dòng)相關(guān)的神經(jīng)元。
結(jié)果顯示,動(dòng)態(tài)范圍適應(yīng)的確存在于皮層運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元中?;谏鲜鲅芯?,研究人員指出這一特性廣泛存在于整個(gè)大腦中。動(dòng)態(tài)范圍適應(yīng)不限制于大腦的神經(jīng)區(qū)域,這是皮層普遍存在的編碼性質(zhì)。大腦利用信息處理的特性,高效地處理任何給定的光、聲音、觸覺(jué)或者運(yùn)動(dòng)的信息。該項(xiàng)研究成果將會(huì)推動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)和未來(lái)醫(yī)療應(yīng)用的深入研究。
人類(lèi)在面對(duì)明亮的陽(yáng)光時(shí)會(huì)瞇起眼睛,視網(wǎng)膜內(nèi)的神經(jīng)元利用動(dòng)態(tài)范圍控制自動(dòng)地增加了敏感性,這樣就可以清楚地看清,直到云層再次通過(guò)。這一特點(diǎn)使得大腦可以高效利用有限的資源,更好地編碼信息,研究人員試圖尋求是否大腦也以同樣的方式編碼運(yùn)動(dòng)。
來(lái)源:《eLife》雜志/圖片來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)
聯(lián)系客服