我科学家成功解码手部运动“神经地图”

科技日报北京4月23日电 （记者陆成宽）记者23日从中国科学院自动化研究所获悉，该所科研人员牵头的研究团队成功解码手部运动的“神经地图”。他们通过观察猕猴抓东西时的脑部活动，首次发现猕猴大脑运动皮层中存在一种类似定位系统的神经编码机制，能在抓取过程中实时追踪手部在三维空间中的位置，就像手机导航显示移动轨迹一样。相关研究成果发表于《自然·通讯》杂志。

人类以及猕猴等灵长类动物的手臂都能灵活完成各种抓取动作，但大脑究竟怎么操控这些动作始终是个谜。“科学家早就发现，我们大脑里有种叫‘位置细胞’的定位器，能帮动物认路。”论文通讯作者、中国科学院自动化所研究员余山说，手部动作是否也有类似的“实时定位系统”，这个问题困扰了科学界很多年。

在这项研究中，研究团队通过在4只猕猴的大脑前运动皮层中植入微电极阵列，记录了它们在自然抓取物品时的神经活动，并通过多个摄像头记录猕猴手部的运动轨迹，最终破译猕猴大脑指挥手部动作的“密码”。

研究发现，当猕猴伸手抓东西时，其大脑前运动皮层约1/5的神经元活动会在手伸到特定位置时显著增强。这些神经元能够实时、高效地“反映”运动中手的位置，仅50个最活跃的神经元就能精准还原手部移动路线，准确度高达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，有异曲同工之妙。

余山表示，这一发现为理解大脑如何控制运动提供了全新的视角，并为脑机接口设计和机器人运动控制带来重要启发。通过解码这些位置神经元的活动，未来可能实现更精准高效的神经假肢控制，同时，可以基于大脑的运动导航原理，设计更加灵巧的机械臂控制算法。