编码人类脑中鉴定的手形状的神经元

包括植入大脑中的小电极阵列的神经假肢装置可以允许瘫痪的患者控制机器人肢体的运动，无论那个肢体是否连接到个体。2015年5月，CALTECH，USC和Rancho LOS Amigos国家康复中心的研究人员报告了这种植入物的第一个成功的临床试验，这些植入物在一部分的大脑中，转化为通过运动（例如，“来实现的目标我想达到饮料的水瓶“） - 进入机器人肢体的光滑和流体动作。现在，由Richard Andersen领导的研究人员是神经科学的詹姆斯·博斯韦尔教授，报告称该脑区中的个体神经元称为后顶部皮质（PPC），编码可用于抓握的整个手形状当摇晃某人的手和手形状而不是直接关系到抓握，例如人们在说话时做的手势。

大多数神经调节剂植入电机皮层，脑控制肢体运动的一部分。但是这些机器人臂的运动是生涩的，可能是由于控制肌肉运动的复杂机制。通过植入PPC中的装置来消除该问题，该问题在PPC中编码意图，LED Andersen及其同事进一步研究大脑的这一部分的特异性神经元的作用。

这项研究发表在11月18日出版的《科学》杂志上神经科学杂志。

“人类手有能力做许多复杂的操作，而不仅仅是理解，”加州理工学院博士后，论文第一作者克里斯蒂安·克拉斯说。“我们说话时打手势，我们操纵物体，我们用手语与听力受损的人交流。四肢瘫痪的患者认为手和手臂的功能是最重要的，以更好地控制他们的环境。所以我们的最终目标是通过PPC的控制信号来改善神经假肢的范围。

“我们越精确地识别参与手部运动的单个神经元，这些机器人设备提供的能力就越好。”最终，我们希望在一个机器人的手人的手也可以自由运动。”

在这项研究中，研究人员使用了石头剪刀布游戏和一个变体，石头剪刀布蜥蜴史波克。Andersen表示，这款游戏是这类研究的“完美”选择。添加一只蜥蜴，被描绘成蜥蜴的卡通形象，和斯波克——伦纳德·尼莫伊(Leonard Nimoy)角色的图片——是为了增加我们的四肢完全瘫痪的参与者埃里克·g·索托(Erik G. Sorto)可能的手部形状的全部技能。我们给蜥蜴配了一个捏手势，给斯波克先生配了一个球形手势。”

游戏分为两阶段，第一个摇滚剪刀，然后用蜥蜴和spock的扩展游戏。在任务中，在屏幕上简要地示出了对应于手形状之一的屏幕上的物体 - 例如，岩石或Spock先生的图片。图像后面是一个空白屏幕，然后文本出现了指示sorto以想象用他的右手塑造岩石的拳头，一只张开的纸张，剪刀剪刀，夹住夹具作为斯波克的球形形状（松散地类似于Vulcan致敬） - 并且说是神经假定装置在PPC中记录神经元的活性的那样，他看到了他所看到的这种视觉图像。

研究人员能够识别出当Sorto看到一个要抓的物体——一块石头的图像时，PPC中的单个神经元会被触发，当Sorto进行运动想象时(在大脑中规划和想象一个运动的执行，而受试者实际上并没有尝试移动肢体)，他们发现了一组几乎完全独立的神经元。

Andersen说:“我们在PPC中发现了两个几乎独立的神经元种群，它们在执行任务时要么表现出视觉反应，要么表现出运动想象反应，前者是当Erik识别出一个提示时，后者是当他想象执行一个相应的手形时。”

研究人员发现了这一点单个神经元在PPC中也会对手的形状做出反应，这些形状并不直接对应于与抓握相关的视觉刺激。纸的形状可以相关的初始打开手抓住一篇论文,和岩石关闭手抓住揭秘事实上,这些想象手形状Sorto用来想象打开一个机械手通过想象纸和关闭机器人的手在一个对象通过想象岩石。然而,剪刀,蜥蜴,斯波克呼吁想象更抽象和标志性的手势比需要把握视觉对象,并建议,安徒生说,大脑的这个区域也可能参与更一般的手势,比如我们用说话的时候,或者手语。

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