研究揭示大脑如何在不同情况下控制相同的运动

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无论是冠军赛的冰上还是街头曲棍球的休闲比赛中,职业曲棍球运动员都能轻松地做出完美的大力抽射。但是,他们的大脑如何使这些运动模式适应不同的情况——例如,是否穿着厚重的防护装备——仍然是神经科学的一个谜题。行为研究表明,大脑的神经过程使用内部模型来预测和生成基于身体及其环境特征的运动指令。目前,有两种相互竞争的理论可以解释这些模型是如何工作的。要么是单个控制实体可以适应施加到身体的任何负荷并生成指令,要么是存在多个控制器,每个控制器都能够响应一小组负荷情况。《自然》杂志今天发表的一份报告可能有助于解决这个问题。科学家报告说,猴子大脑中的神经元活动似乎以高度结构化的方式充当单个控制器。

安大略省女王大学的保罗·L·格里布尔和斯蒂芬·H·斯科特为猴子配备了一个机器人袖套,当猴子执行任务时,该袖套对它们的肩膀和手臂施加独立的力。当动物在不同条件下进行运动时,科学家记录了它们初级运动皮层(参与运动控制的区域)的脑活动。根据该报告,即使力是分开施加的,相同的神经元也会对施加到肘部和肩部的压力做出反应。更重要的是,神经元对施加到单个关节的力的反应方式可以用来预测它们对两个关节共同承担的负担的反应方式。作者总结说,这些发现“可能解释了为什么在更简单的任务上进行的训练可以转移并提高在相关的、更复杂的任务上的表现”。

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