鼠标控制的鼠标帮助研究人员理解有意识的控制

鼠标控制的鼠标帮助研究人员理解有意识的控制
大脑两个控制区域的活动被实时读出。活动的差异被解码器转换成屏幕上视觉光标的位置。如果动物能够以正确的方式不同地激活这两个区域,光标就会移动到屏幕边缘的目标位置,动物就会得到豆浆奖励。信用:Sainsbury Wellcome Center

我们知道大脑可以指导思想,但这是如何实现的很难确定。英国塞恩斯伯里维尔科姆中心(Sainsbury Wellcome Centre)的研究人员设计了一种大脑机器接口(BMI),它可以让老鼠学会只用大脑活动来引导光标。通过监测这只由老鼠控制的老鼠移动到目标位置接受奖励,研究人员能够研究大脑是如何代表有意识控制的。

该研究于今日发表于神经元,揭示大脑如何代表因果控制的物体。研究人员发现,当小鼠控制光标时,在高级视觉皮层是目标导向的,包含有关动物意图的信息。这项研究有朝一日可能有助于改善BMI的设计。

“脑机接口是允许一个人或动物用思想控制计算机的设备。在人类,可以控制一个拿起一杯水,或移动电脑上的光标,用大脑输入信息。该论文的第一作者凯利·克兰西博士(Kelly Clancy)说。她在伦敦大学学院塞恩斯伯里·韦尔科姆中心(Sainsbury Wellcome Centre, University College London)完成了这项研究,此前她在巴塞尔大学生物中心(Biozentrum, University of Basel)进行了研究。

“现在,BMIS往往很难使用人类,但学习如何控制机器人手臂需要很长时间。一旦我们理解支持学到的故意控制,这项工作开始阐明,我们希望能够使人们更容易使用BMIS,“本文共同作者汤姆·伯里惠康总监汤姆Mrsic-Flogel教授伦敦大学学院中心。

顶部面板,从上到下:在训练期间运行,舔和大脑活动。与对照区域2(R2,绿色)相比,动物不得不增加控制区域1(R1,蓝色)的活性,以使视觉光标到目标以获得奖励(最物质轨迹是活动差R1-R2)。青色线表示试用开始,粉红色线表示成功,黑线表示失败试验结束。中间板:光标的重建位置。动物必须将光标带到屏幕上的位置8毫秒以获得奖励。底部面板:脑活动的视频,带有R1(蓝盒)和R2(绿色盒子)的位置。信用:Sainsbury Wellcome Center

传统上,难以研究大脑中的因果控制对象。想象一下,尝试确定大脑如何代表它是控制的光标与光标相反,它被动地观看。第一种情况下有电机信号,但在第二个外,因此很难比较两种。对于BMI,主题没有物理移动,因此可以进行更清洁的比较。

在这项研究中,研究人员使用了一种称为Wieffice脑成像的技术,其允许它们在动物使用BMI时看看皮质的整个背面。该技术使得Cortex的无偏屏幕屏幕来定位参与学习的区域,以故意控制光标。

在任务期间发现小鼠中的视觉皮质区域。这些地区包括顶叶皮质,脑的一个区域涉及人类意图。

“研究人员研究人类顶叶皮层已经很长时间了。然而,我们并没有期望这个区域会出现在我们的无偏见的老鼠大脑屏幕上。似乎有什么特别的因为它位于大脑的感觉区和运动区之间,可能是两者之间的中站,”凯利·克兰西博士补充说。

研究人员希望通过更深入地研究这种工作站的工作方式,来了解大脑是如何施加控制的。在这项研究中,老鼠学会了将他们的大脑活动映射到感觉反馈上。这与我们学习与世界互动的方式类似——例如,我们根据鼠标的增益设置来调整鼠标的使用方式。我们的大脑构建了物体典型行为的表象,并相应地执行动作。类中生成和更新此类规则的方法,研究人员希望能够改善BMI。


进一步探索

研究向脑-机接口自主性迈进了一步

更多信息:Kelly B. Clancy等,因子控制物体的感官表示,神经元(2020)。DOI: 10.1016 / j.neuron.2020.12.001
由Sainsbury Wellcome中心提供
引用:鼠标控制的鼠标帮助研究人员理解意图控制(2020年,12月22日),2021年1月18日从//www.puressens.com/news/2020-12-mouse-controlled-mouse-intentional.html检索
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