研究揭示大脑如何“导航”手

　　由中国科学院自动化研究所牵头的联合研究团队在大脑如何“导航”手的运动方面，获得了机理上的发现。他们通过记录猕猴执行自然抓取任务时的神经活动，首次发现在大脑的运动皮层中存在一种类似GPS（全球定位系统）的神经编码机制，能够在抓取过程中实时表征手在空间中的位置。相关成果近日发表于《自然-通讯》。

　　灵长类动物的手可以灵巧地执行各种抓取任务，而大脑如何规划和执行这些任务，一直是神经科学的核心问题之一。已有研究表明，大脑海马体中的“位置细胞”能够为身体导航提供空间信息，帮助动物构建认知地图。然而，手等身体部位的活动是否存在类似的导航框架，一直是未解之谜。

　　研究人员在4只猕猴的大脑背侧前运动皮层（PMd）中植入微电极阵列，记录了它们在自然抓取任务中的神经活动，并通过多个摄像头记录猕猴手部的运动轨迹，进而分析PMd神经元在抓取任务中的活动模式。

　　研究发现，在手部处于特定空间位置时，约有22%的PMd神经元活动显著增强，形成了“位置野”。这些神经元能够实时、高效地表征运动中的手位置，仅使用50个最活跃的位置神经元，就能以80%的准确率解码手部运动轨迹。这一结果表明，手位置信息在PMd中以“位置野”编码的形式存在，类似于海马体中用于导航的位置细胞。

　　研究还发现，手位置信息与手的运动方向、速度和抓取目标的位置等信息，在同一个PMd神经元群体中共同编码。这种混合编码方式使得大脑能够同时考虑空间信息和运动信息，从而实现高效的运动规划和执行。

　　该研究为理解大脑如何控制运动提供了全新视角，为脑机接口的设计和机器人运动控制带来了重要启示。