大脑测绘研究表明，手的运动区域也与整个身体相连
绘制大脑的不同部分，并确定它们与思想、动作和其他神经功能的对应关系，是神经科学研究的核心领域。但是，虽然之前使用功能磁共振成像扫描和脑电图的研究已经允许研究人员粗略地绘制出与不同类型的神经活动相关的大脑区域，但它们还没有允许绘制单个神经元的活动。
现在发表在3月26日杂志上的一篇论文中细胞在美国，研究人员报告说，他们已经在两个人的大脑中植入了微电极阵列，以绘制出精确到单个神经细胞水平的运动功能。这项研究表明，一个被认为只控制身体某个部位的区域，实际上起着广泛的运动功能。它还展示了不同的神经元如何相互协调。
“这项研究首次表明，一个地区的大脑该研究的第一作者、斯坦福大学神经修复转化实验室和霍华德·休斯医学研究所的博士后弗兰克·威利特说:“以前被认为只与手臂和手有关的信息具有整个身体的信息。”“我们还发现，这个区域有一个共享的神经代码，连接着所有的大脑身体部位在一起。”
这项研究由斯坦福大学(Stanford)和布朗大学(Brown University)的神经科学家合作完成，是BrainGate2的一部分。BrainGate2是一项多站点试点临床试验，专注于开发和测试医疗设备，以恢复瘫痪和闭锁综合征等神经系统疾病患者的沟通和独立能力。斯坦福大学团队的一个主要关注点是开发恢复这些人沟通能力的方法脑-机接口(bci)。
这项新研究涉及两名患有慢性四肢瘫痪(四肢部分或全部丧失功能)的参与者。其中一人有高位脊髓损伤，另一人有肌萎缩性侧索硬化症。他们都在大脑运动皮层的所谓“把手”区域植入了电极。这个部分因其球状形状而得名的区域，以前被认为只控制手和手臂的运动。
研究人员使用电极来测量动作电位当参与者被要求尝试做某些特定的任务时，例如，抬起一根手指或转动脚踝。研究人员观察了大脑中的微阵列是如何被激活的。他们惊奇地发现，把手区域不仅由手和手臂的动作激活，还由腿、脸和身体其他部位的动作激活。
威利特说:“我们在这项研究中观察的另一件事是手臂和腿的匹配运动，例如，向上移动手腕或向上移动脚踝。我们本以为运动皮层的神经活动模式会有所不同，因为它们是一组完全不同的肌肉。实际上，我们发现它们比我们预期的要相似得多。”这些发现揭示了四肢运动皮层之间一种意想不到的联系，这可能有助于大脑将从一只四肢学到的技能转移到另一只四肢。
威利特说，新的发现对发展脑机接口有重要意义，它可以帮助瘫痪的人重新行动。他指出:“我们过去认为，为了控制身体的不同部位，我们需要在遍布大脑的许多区域植入植入物。”“这很令人兴奋，因为现在我们可以通过只在一个区域植入植入物来探索控制整个身体的运动。”
脑机接口的一个重要潜在应用是允许瘫痪或患有闭锁综合症的人通过控制电脑鼠标或其他设备进行交流。“也许我们可以将不同的身体动作与不同类型的电脑点击联系起来，”威利特说。“我们希望能够更准确地利用这些不同的信号，使不能说话的人能够使用计算机，因为BCI更容易分离来自不同身体部位的神经信号，而不是仅仅来自手臂或手。”
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