中国科学家解码了手部运动的“神经地图”

4月23日，记者从中国科学院自动化研究所获悉，该研究所领导的研究小组成功解码了手部运动的“神经地图”。通过观察猕猴抓东西时的大脑活动，他们首次发现猕猴大脑运动皮层中有一种类似定位系统的神经编码机制，可以在抓取过程中实时跟踪手在三维空间中的位置，就像手机导航显示移动轨迹一样。相关研究成果发表在《自然通信》杂志上。

人类和猕猴等灵长类动物的手臂可以灵活地完成各种抓取动作，但大脑如何控制这些动作一直是个谜。“科学家们早就发现，我们的大脑中有一个叫做‘位置细胞’的定位器，可以帮助动物识别道路。”中国科学院自动化研究所的作者、研究员余山说，手部动作是否也有类似的“实时定位系统”，多年来一直困扰着科学界。

在这项研究中，研究小组将微电极阵列植入四只猕猴的大脑前运动皮层，记录它们在自然捕捉物体时的神经活动，并通过多个摄像头记录猕猴手的运动轨迹，最终破译猕猴大脑指挥手部运动的“密码”。

研究发现，当猕猴伸手抓东西时，大脑前运动皮层约1/5的神经元活动在手伸到特定位置时会显著增强。这些神经元能实时有效地“反映”运动中手的位置，只有50个最活跃的神经元能准确还原手的运动路线，准确率高达80%。新型神经定位系统的工作方式与海马体中用于导航的位置细胞相似。

余山说，这一发现为了解大脑如何控制运动提供了一个新的视角，并为脑机接口设计和机器人运动控制带来了重要的灵感。通过解码这些位置神经元的活动，未来可以实现更准确、更高效的神经假肢控制，并根据大脑的运动导航原理设计更灵活的机械臂控制算法。(记者陆成宽)