机械工致手的将来？研究大脑若何“”手

　　当前抢手的人形机械人，有三大标的目的亟待科学冲破：伶俐的脑、工致的手、稳健的节制（小脑）。4月23日《中国科学报》获悉，中国科学院从动化研究所（以下简称从动化所）正在大脑若何“”手的活动方面，据引见，由从动化所牵头的结合研究团队通过记实猕猴施行天然抓取使命时的神经勾当，初次发觉正在大脑的活动皮层中存正在一品种似全球定位系统（即GPS）的神经编码机制，其可以或许正在抓取过程中及时表征手正在空间中的。这一发觉为理解大脑若何节制活动供给了全新的视角，相关已于近日颁发于国际学术期刊《天然通信》（Nature Communications）。灵长类动物的手臂能够工致地施行各类抓取使命，而大脑若何规划和施行这些使命，已有的研究表白，大脑海马体中的“细胞”（place cells）可以或许为身体供给空间消息，然而，对于手等身体部位的勾当能否存正在雷同的框架一曲是个未解之谜。据引见，这项研究通过正在四只猕猴的大脑背侧前活动皮层（PMd）植入微电极阵列，记实了它们正在天然抓取使命中的神经勾当，并通过多个摄像头记实猕猴手部的活动轨迹，进而阐发了PMd神经元正在抓取使命中的勾当模式。研究发觉，约有22%的PMd神经元正在手部处于特定空间时，勾当显著加强，构成了“野”（position fields）。这些神经元可以或许及时、高效地表征活动中的手仅利用50个最活跃的神经元（约占总记实神经元的10%），就能以80%的精确率解码手部活动轨迹。这一成果表白，手消息正在PMd中以“野”编码的形式存正在，雷同于海马体顶用于的细胞。研究进一步发觉，手消息取手的活动标的目的、速度和抓取方针的等消息正在统一个PMd神经元群体同编码。这种夹杂编码体例使得大脑可以或许同时考虑空间消息和活动消息，从而实现了高效的活动规划和施行。值得一提的是，这一夹杂编码体例也恰是海马体正在空间使命中所采用的体例，提醒大脑操纵了类似的神经计较框架实现分歧标准上的空间。这一研究成果为脑机接口和机械人的成长供给了新的思。研究人员暗示，通过解码这些神经元的勾当，将来无望实现更精准高效的神经假肢节制，同时，基于大脑的活动道理，无望设想出更工致的机械臂节制算法。此研究由从动化所、解放军第九医学核心、大学第一病院等单元配合完成。从动化所博士研究生曹盛浩为第一做者，研究员余山为论文通信做者。该研究获得了国度科技立异2030——“脑科学取类脑研究”严沉项目以及脑认知取类脑智能全国沉点尝试室的赞帮。