绘制大脑的不同部位并确定它们与思想，动作和其他神经功能的对应关系是神经科学领域的研究重点，但是尽管先前使用fMRI扫描和EEG进行的研究使研究人员能够粗略了解与不同类型相关的大脑区域在神经活动方面，他们不允许绘制单个神经元的活动图。
现在，在3月26日发表在《细胞》杂志上的一篇论文中，研究人员报告说，他们已经使用了植入两个人大脑中的微电极阵列来绘制运动功能，直至单个神经细胞的水平。研究表明，一个据信只能控制一个身体部位的区域实际上在多种运动功能中起作用。它还证明了不同的神经元如何相互协调。
斯坦福大学神经假肢翻译实验室的博士后研究员弗兰克·威利特(Frank Willett)说：“这项研究首次表明，以前认为仅与手臂和手相连的大脑区域具有有关整个身体的信息。”大学和霍华德·休斯医学院。“我们还发现该区域具有共享的神经代码，将所有身体部位连接在一起。”
这项研究是斯坦福大学和布朗大学的神经科学家之间的一项合作，是BrainGate2的一部分，BrainGate2是一项多站点试点临床试验，致力于开发和测试医疗设备，以恢复受麻痹和锁定综合征等神经系统疾病影响的人们的沟通和独立性。斯坦福大学团队的主要重点是开发方法，以恢复这些人通过脑机接口(BCI)进行交流的能力。
这项新研究涉及两名患有慢性四肢瘫痪的参与者，即四肢部分或全部功能丧失。其中一个患有高水平的脊髓损伤，另一个患有肌萎缩性侧索硬化症。两者都在他们的大脑运动皮层的所谓的把手区域植入了电极。以前认为该区域以类似旋钮的形状来命名，但以前只控制手和手臂的运动。
当要求参与者尝试执行某些任务(例如，抬起手指或转动脚踝)时，研究人员使用电极测量单个神经元的动作电位。研究人员研究了大脑中的微阵列如何被激活。他们惊讶地发现，不仅通过手和手臂的动作，而且还通过腿，脸和身体其他部位的动作来激活旋钮区域。
“我们在这项研究中研究的另一件事是匹配手臂和腿部的运动，”威利特说，“例如，向上移动手腕或向上移动脚踝。我们希望运动皮层中神经活动的结果会完全不同，因为它们是完全不同的一组肌肉。我们实际上发现它们比我们预期的要相似得多。”这些发现揭示了运动皮层的所有四个肢体之间的意外连接，这可能有助于大脑将一个肢体学到的技能转移到另一肢体。
威利特说，新发现对BCI的发展具有重要意义，可以帮助瘫痪的人再次行动。他说：“我们以前认为，要控制身体的不同部位，我们需要在遍布大脑的许多区域植入植入物。”“这很令人兴奋，因为现在我们可以探索仅在一个区域内植入植入物就能控制整个身体的运动。”
BCI的一项重要潜在应用是允许瘫痪或患有锁定综合征的人通过控制计算机鼠标或其他设备进行通信。威利特说：“也许我们可以将不同的身体动作与不同类型的计算机点击关联起来。”“我们希望我们能够更准确地利用这些不同的信号，使那些不会说话的人能够使用计算机，因为来自BCI的来自身体不同部位的神经信号比单独来自手臂或手的神经信号更容易被逗弄。”
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