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大脑灵活性和可塑性远超想象

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来源: 作者: 2019-05-16 22:19:54

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近日来自加州大学伯克利分校和葡萄牙未知技术研究中心(Champalimaud Centre for the Unknown)的神经科学家们在新研究中证实大脑远比我们本来想象的更具灵活性和可训练性。经过一个称为可塑性的过程,大脑的部份区域可被训练完成正常情况下无法执行的任务。这1研究发现为研发出思维控制的假肢装置帮助脊髓损伤、截肢和其他病损的患者开启了大门。相关研究论文于3月4日发表在Nature杂志上。

在过去的十年里,利用脑电波来控制无形的物资已走出了特技表演和通灵学的范畴,进入到新兴的神经修复学领域。来自加州大学伯克利分校的研究人员长期从事自然运动中的大脑回路研究,希望能通过摹拟这些运动进程来开发出假肢器官装置。

加州大学伯克利分校电子工程学、认知科学和神经科学副教授Jos杠杆炒股"好了伤疤忘了疼"-
e Carmena说:“我们希望我们对于大脑线路的新见解将能够推动开发出在感知上尽可能接近我们四肢的更好的具有更广泛用途的假肢装备。新发现借助学习控制BMI(脑机接口)揭露了抽象技能学习过程中利用的一种大脑固有环路。”

在过去的研究中,研究人员在学习使用假肢设备时没法将身体运动作用排除在外。Carmena说:“大部分脑机接口研究均在健康的、四肢健全的动物中开展。我们的研究表明即使不触及身体运动,也可以进行神经修复控制。”

为了澄清这些问题,科学家们设计了一个奇妙的实验,在没有明显身体运动情况下让大鼠完成一种完全抽象的任务。研究人员借助于大鼠胡须抽动与食物奖赏实验解析了这一进程中靶向运动神经的《口袋妖怪 起源》确认放送详情 2小时特别篇
作用。

研究人员给大鼠装上了可将脑电波转化为听觉音的脑机接口。为了得2016北京车展 奔驰E级长轴版全球首发
到食品嘉奖,小鼠不得不调理它们的特异脑环路内思维模式以提高或下降信号强度。听觉反馈被给予大鼠让它们学习将特异的思惟模式与特定的听觉音联系起来。在短短的两周内,小鼠很快就学会要得到食品球,它们就要创造出一个高听觉音,要得到糖水,它们就必须创造出一个低听觉音。如果任务中的一组神经元参与调控了它们的标准功能——胡须抽动——那末就不会有音调改变,因此也不会有食品奖赏。

研究人员发现这种听觉音的调控是通过大鼠通过调节低级运动皮层活性实现的。研究证实皮质纹状体可塑性是抽象技能学习的必要条件,神经修复性运动利用了自然运动学习中的神经回路。研究结果还表明这些学习性的神经修复行动并不是是习惯性行为,而是一种带有意图性和直接目的性的行为。Costa说,大鼠会根据它们自身的饥饿或口渴程度调节音量从而控制摄入食物颗粒或糖水的量、行动时间,和如何在缺少身体运动的情况下去完成它。

研究人员希望上述研究发现将推动研发出能够感受自然的新一代假肢装置。“我们希望让人们觉得用大脑来移动他们的机械手臂并不是是件辛苦的事情。”Carmena说。(来源:生物通:何嫱)

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