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鼠标控制的鼠标可帮助研究人员了解故意控制

我们知道大脑可以指导思想,但是很难确定如何实现思想。塞恩斯伯里惠康中心(Sainsbury Wellcome Center)的研究人员设计了一种脑机接口(BMI),该接口可使小鼠学会仅使用其脑部活动来引导光标。通过监视此鼠标控制的鼠标移动到目标位置以获取奖励,研究人员能够研究大脑如何表示故意控制。

今天发表在《神经元》上的这项研究揭示了大脑如何代表因果关系受控的物体。研究人员发现,当鼠标控制光标时,高视皮质中的大脑活动是有目标的,并且包含有关动物意图的信息。这项研究有一天可能有助于改善BMI设计。

“脑机接口是允许人或动物用他们的思想控制计算机的设备。在人类中,这可能是控制机械臂拿起一杯水,或者在计算机上移动光标以键入信息的设备。在动物中,我们正在使用这些设备作为了解如何使BMI更好的模型,”该论文的第一作者凯利·克兰西(Kelly Clancy)博士说,他在完成之前的研究后,在伦敦大学学院的塞恩斯伯里惠康中心完成了这项研究在巴塞尔大学Biozentrum任教。

“目前,BMI对于人类来说往往很难使用,例如,学习如何控制机械臂需要花费很长时间。一旦我们了解了支持如何学习故意控制的神经回路,这项工作就开始阐明。 ,我们希望能够使人们更轻松地使用BMI。”该论文的合著者,伦敦大学学院Sainsbury Wellcome中心主任Tom Mrsic-Flogel教授说。

传统上,很难研究因果受控对象在大脑中的表示方式。想象一下如何确定大脑是如何表示它正在控制的光标相对于它正在被动观察的光标。在第一种情况下有电机信号,但在第二种情况下没有,因此很难比较两者。使用BMI,主体不会移动,因此可以进行更清晰的比较。

在这项研究中,研究人员使用了一种称为“广域脑成像”的技术,该技术使他们能够在动物使用BMI的同时查看皮层的整个背面。这项技术使皮质的无偏屏幕能够定位学习中有意控制光标所涉及的区域。

发现老鼠的视觉皮层区域参与了这项任务。这些区域包括顶叶皮层,即与人类意图有关的大脑区域。

“研究人员已经在人类中研究了很长时间的顶叶皮层。但是,我们不一定期望这个区域会在我们偏向的鼠标大脑屏幕中弹出。顶叶皮层介于两者之间,似乎有些特殊之处。大脑的感觉和运动区域,可能充当它们之间的通道。” Kelly Clancy博士补充道。

通过更深入地研究这种站的工作方式,研究人员希望能更多地了解大脑是如何发挥控制作用的。在这项研究中,小鼠学会了将大脑活动映射到感觉反馈。这类似于我们学习与世界互动的方式,例如,我们根据其增益设置来调整使用计算机鼠标的方式。我们的大脑建立了物体通常行为的表示,并相应地执行动作。通过更多地了解如何在大脑中生成和更新此类规则,研究人员希望能够改善BMI。

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