在大脑机器界面和手动触及任务中,在运动皮质,前额皮质和条纹体中,有明显的神经表征
Ellen L Zippi1, Gabrielle F Shvartsman2, Nuria Vendrell-Llopis1,2
1Helen Wills Neuroscience Institute, University of California, Berkeley, Berkeley, CA, USA.
Scientific reports
|October 19, 2023
概括
大脑机器接口 (BMI) 涉及分布式的大脑网络,而不仅仅是局部神经元. 这项研究强调了前额叶皮层.
科学领域:
- 神经科学是一个神经科学.
- 神经工程是神经工程.
- 计算神经科学是一种神经科学.
背景情况:
- 脑机界面 (BMI) 传统上专注于局部神经活动.
- 分布的皮层和皮下网络,特别是前额叶皮层在BMI控制中的作用还未得到充分研究.
- 之前在动物身上进行的研究表明,纹状体参与了BMI的学习.
研究的目的:
- 在BMI和手动控制期间调查前额叶皮质,运动皮质和条纹体中的神经表示和网络动态.
- 为了比较神经活动模式与自我启动的运动任务在BMI下执行与手动控制.
- 阐明背侧前额皮质 (DLPFC) 和尾状核 (Cd) 在运动BMI控制中的作用.
主要方法:
- 在非人类灵长类动物中,从初级运动皮层 (M1),DLPFC和Cd同时记录局部场势.
- 在BMI和手动控制下进行二维,自主启动,中心外任务期间分析神经活动.
- 使用格兰杰因果关系或类似方法,研究大脑区域之间的有效连接.
主要成果:
- 在M1,DLPFC和Cd中观察到BMI和手动控制的明显神经表示.
- DLPFC活动最好在开始时区分控制类型,而M1在目标获取时更具歧视性.
- 在这两种控制条件下,M1活动是目标方向的最强预测因素.
- 在两种控制类型中都发现了DLPFC与M1的有效连接,在BMI控制中从Cd到M1.
结论:
- 运动BMI控制涉及到跨M1,DLPFC和CD的分布式网络活动.
- 前额叶皮层 (DLPFC) 和条纹体 (Cd) 在运动BMI控制中起着重要作用,与主要运动皮层 (M1) 相互作用.
- 在BMI控制过程中的神经动态与手动控制过程中的神经动态相似,但与它们不同,这表明每个人都具有独特的网络配置.
