控制你的思想的力量

穿过房间走到开关light-such简单的日常活动涉及极其复杂计算的大脑因为它需要解释现场,步态的控制和规划即将到来的动作,如电灯开关的手臂运动。神经科学家在德国灵长类中心(披萨-莱布尼兹研究所灵长类动物研究已经调查的大脑区域的动作编码达到遥远的目标,要求两臂和步行运动,以及大脑的运动计划前执行。为此,他们创造了一种新颖的实验环境,“笼子里。”First results with rhesus monkeys show that distant movement targets, which the animals have to walk to, are encoded in the same areas of the brain as close targets, even before the animal starts walking. This means that movement goals, near and far from the body, can be obtained from the same brain areas no matter if the goal requires walking or not. These findings could be harnessed to develop brain-machine interfaces that control smart homes. The research is published ineLife。

我们高度发达的神经系统在复杂环境中使多才多艺和协调运动序列。我们只注意到影响我们的日常生活中,当我们不再能够执行某些操作,例如,由于麻痹引起的中风。一个新颖的方法把病人在控制大脑-电脑接口,能够从大脑读取信号。这些信号可以作为控制信号不仅对实验鼠,瞄准直接替换丢失的运动机能,而且对任何计算机设备,如智能手机、平板电脑或智能家居。

脑机接口的发展建立在几十年的计划和控制的基础研究在人类和动物的大脑皮层运动,尤其非人类的灵长类动物。到目前为止,科学家们进行这样的实验主要探讨规划控制手和手臂动作在直接到达附近的目标。然而,这些实验太局限于研究行动计划在大的现实环境中,比如你的家。例如,打开灯的开关在对面墙上涉及不同类型的重叠动作协调身体的多个部位。

实验约束到目前为止阻止科学家研究神经回路参与行动计划在全身运动,因为动物必须能够自由移动期间大脑录音。观察走路和伸展运动的组合,如在遥远的目标,需要一个全新的实验环境,尚未提供。所谓的“笼子”提供了一个测试环境,允许注册和解释的运动行为,并链接到相关的大脑活动,而动物能够在严格控制的条件下自由行动。

的实验中,两个恒河猴被训练联系目标接近或远离身体。遥远的目标,步行运动是需要把目标触手可及。照明的个人目标指示目标的动物他们应该联系。使用多个摄像机,运动中观察到三维时空精度高。所谓深度学习算法被用来自动提取的运动头,肩,手肘和手腕的3 d视频图像。无线同时,大脑活动被记录,这样动物是不会限制他们的行动。通过测量电极数以百计的神经元的活动从192年在三个不同的大脑区域,现在可以得出结论如何并行活动的计划与执行。

的训练猴子表演达到和走路的动作增加信心和优化他们的行为达到高精度即使目标是在一个更大的距离。“在视频分析我们可以非常准确地跟踪运动。无线记录大脑信号精确和清晰的,单个神经元的活性可以研究和相关的行为,”迈克尔·伯杰说。

结果表明,运动规划过程的大脑区域特定的目标运动信息,即使我们的目标是在房间的另一端和全身运动首先是必需的。感觉运动组的负责人亚历山大·盖尔,补充道:“这些知识不仅是重要的理解有困难的患者的赤字在规划和协调行动。新见解也可能发展时特别有用脑-机接口智能家居的控制目标,如门、窗户或灯光,分布在一个复杂的环境。”

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