最新研究揭示大脑手部三维空间导航图 助力脑机接口发展

　　不久前，Neuralink披露其植入在运动皮层的脑机接口实现了11.32比特/秒的光标控制峰值信息传输率，部分参与者还可以操控光标“瞬移”，他们不再需要控制光标的移动过程，而是可以通过脑控让光标瞬间直达目标。这一工程进展说明运动皮层里藏着更加高效的控制信息。不过，这样的信息是怎么编码的，又如何能加以利用，这需要回到神经编码的基本原理中去。

　　△猕猴自然伸抓范式及神经元活动

　　近日，中国科学院自动化研究所脑图谱与类脑智能实验室的研究，揭示了猕猴初级运动皮层(负责运动执行)和背侧前运动皮层(负责运动规划)中存在显式的三维空间手位置表征。科研团队发现，大脑不仅编码“怎么动”，还维护着一张类似GPS的“三维手位置地图”。更重要的是，仅用数十个编码位置的神经元，就能精确解码三维手部轨迹，这为更高效的新一代脑机接口提供了坚实的神经科学依据。该研究成果近日在神经科学期刊《神经科学杂志》发表。

　　△M1(初级运动皮层负责运动执行)及PMd(背侧前运动皮层负责运动规划)神经元对三维手部位置的局部化表征

　　科研团队通过猕猴自由抓取实验发现，大脑里负责规划手部动作、下达运动指令的两个脑区，都存在类似“导航地图”的神经元，可以记录手在三维空间里的实时位置。这些神经元只会在特定空间区域活跃，并且两个脑区的地图特点各不相同：管控动作执行的脑区排布规整，像划分好的街区;负责动作规划的脑区分布更分散、更抽象。实验显示，不需要大量神经元，仅少数这类位置编码细胞，就能高精度还原手部运动轨迹，还能识别伸手想要抓取的目标位置。

　　传统运动脑机接口多依赖方向、速度等动态参数，解码时间延长、认知负荷提高，而这项发现为直接解码运动位置，实现“所想即所得”的脑机接口提供了理论支撑。

　　(总台央视记者 帅俊全 褚尔嘉)