新发现为脑机接口提供更多可能

来源: 中国科学报 / 作者: 2020-03-30
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3 月 26 日,《细胞》的一项研究揭示了大脑中被认为只控制身体某一部位的某一区域,实际上操控广泛的运动功能,并阐明了不同神经元如何彼此协调。

研究人员将微电极列阵植入两组人脑,从而将运动功能定位到低至单个神经细胞的水平上。“研究首次发现先前被认为只与胳膊及手部关联的大脑区域拥有整个身体的信息,并且我们还发现这个区域存在可将所有身体部位联系起来的神经编码。” 论文第一作者、美国斯坦福大学与霍华德 · 休斯医学研究所神经修复转化实验室的研究员 Frank Willett 说。

这项研究的两名受试者都患有四肢瘫痪——四肢功能部分或全部丧失。其中一位患有高位脊髓损伤,而另一位患有肌萎缩性脊髓侧索硬化症。他们大脑运动皮层中被称为 “手结区” 的区域都被植入了电极。而过去,人们认为手结区只控制手部及胳膊的运动。

当受试者被要求完成一些特定任务,如抬起一根手指或扭动脚踝时,研究人员利用电极测量单个神经元的动作电位,研究微阵列在大脑中如何被激活。他们惊讶地发现,手结区不仅可以被手部及胳膊的运动激活,同样也可以被腿部、脸部及其他身体部位的运动所激活。

Willett 称,这些发现对于开发帮助瘫痪人群重新运动的脑机接口(BCIs)具有重要意义。“我们曾经认为,要控制身体的不同部位就需要在遍布大脑的很多区域放置植入物,现在或许只在一个区域放置植入物,就能够探索控制全身的运动。”

“我们希望更准确地利用这些不同的信号,使那些不会说话的人能够使用计算机,因为来自 BCI 的身体不同部位的神经信号,比单独来自手臂或手的神经信号更容易被利用。”Willett 说。(张思玮)

相关论文信息:http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2020.02.043

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