芝加哥大學(xué)生物生物學(xué)和解剖學(xué)教授 Nicholas G. Hatsopoulos 博士長期以來一直對太空感興趣。具體來說，就是大腦占據(jù)的物理空間。
“在我們的腦袋里，大腦都是皺巴巴的。如果你把人類大腦皮層壓平成一張二維紙，它會覆蓋兩平方英尺半的空間——大約有四張紙那么大。你會認(rèn)為大腦在組織活動模式時會利用所有這些空間，但除了知道大腦的一個區(qū)域控制手臂而另一個區(qū)域控制腿之外，我們大多忽略了大腦如何使用該空間組織。”
現(xiàn)在，在 1 月 16 日發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》上的一項新研究中，Hatsopoulos 和他的團隊發(fā)現(xiàn)了證據(jù)表明大腦確實在運動過程中使用了神經(jīng)元活動的高頻傳播波的空間組織。
神經(jīng)元活動傳播波的存在已得到公認(rèn)，但傳統(tǒng)上它們與動物的一般行為狀態(tài)(如清醒或睡眠)相關(guān)聯(lián)。這項研究是第一個證據(jù)，表明在運動皮層中空間組織的神經(jīng)元活動募集可以告知計劃運動的細(xì)節(jié)。
該團隊希望這項工作將有助于了解研究人員和工程師如何解碼運動信息以構(gòu)建更好的腦機接口。
為了進(jìn)行這項研究，研究人員記錄了植入獼猴??初級運動皮層的多電極陣列的活動，而猴子則完成了一項要求它們移動操縱桿的任務(wù)。然后，他們尋找波浪狀的活動模式，特別是那些高振幅的活動模式。
“我們專注于高頻段信號，因為它具有豐富的信息、理想的空間范圍以及在每個電極中輕松獲取信號的能力，”該研究的第一作者、Hatsopoulos 實驗室的研究生 Wei Liang 說。
他們發(fā)現(xiàn)，這些傳播波由數(shù)百個神經(jīng)元的活動組成，根據(jù)猴子推動操縱桿的方向，在皮層表面向不同方向傳播。
“這就像一連串的多米諾骨牌倒下，”Hatsopoulos 說。“我們過去看到的所有波浪圖案都沒有告訴我們動物在做什么，它只會發(fā)生。這非常令人興奮，因為現(xiàn)在我們正在研究這種傳播的波浪圖案并表明方向wave goes 告訴你一些關(guān)于動物將要做什么的事情。”
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