研究表明，大脑比以前认为的更灵活，更可训练

加州大学伯克利分校和葡萄牙尚帕利莫未知中心的神经科学家们已经证明，大脑比以前认为的更灵活，更可训练，这为开发思想控制的假肢设备打开了大门，以帮助脊髓损伤、截肢和其他损伤的人。

他们的新研究将于3月4日星期日发表在该杂志的高级在线出版物上自然表明通过一个叫做可塑性的过程，大脑的各个部分可以被训练去做一些它通常不会做的事情。相同的大脑回路用于学习运动技能，如骑自行车或驾驶汽车，可以用来纯粹掌握心理任务，甚至是任意的。

在过去的十年里，利用脑电波来控制无实体物体已经脱离了客厅把戏和超心理学的领域，进入了新兴的神经修复学领域。这项新研究推进了研究人员的工作，他们一直在研究用于自然运动的大脑回路，以模拟它们以开发假体设备。

加州大学伯克利分校电子工程副教授何塞·卡梅纳说:“我们希望，我们对大脑线路的新见解将导致更广泛的更好的假肢，感觉尽可能接近自然。”认知科学和神经科学。“他们认为，学习控制BMI(脑机接口)本来就是不自然的，但对一个人来说可能感觉完全正常，因为这种学习是在使用大脑现有的内置电路进行自然运动控制。”

Carmena和共同第一作者Aaron Koralek (Carmena实验室的加州大学伯克利分校研究生)与Rui Costa(该研究的共同首席研究员、Champalimaud神经科学项目的首席研究员)以及Xin Jin (Costa实验室的博士后研究员)合作进行了这项研究。

之前的研究未能排除学习使用假肢时身体运动的作用。

“这对那些不能移动的人来说很关键，”卡梅纳说，他也是加州大学伯克利分校-加州大学旧金山分校神经工程中心的联合主任假体．“大多数脑机接口研究都是在健康、强壮的动物身上进行的。我们的研究表明，即使不涉及身体运动，神经假体控制也是可能的。”

为了澄清这些问题，科学家们设计了一个聪明的实验，在这个实验中，如果没有明显的身体运动，老鼠只能完成一个抽象的任务。研究人员将胡须抽动所需的目标运动神经元与获得食物奖励所需的动作分离开来。

老鼠被安装了一个脑机接口，可以转换脑电波变成听觉音调。为了获得食物奖励——糖水或小颗粒——老鼠必须在特定的大脑回路中调整它们的思维模式，以提高或降低信号的音调。

研究人员给老鼠提供听觉反馈，让它们学会将特定的思维模式与特定的音调联系起来。在短短两周的时间里，老鼠很快就学会了为了得到食物颗粒，它们必须制造出高音，而为了得到糖水，它们需要制造出低音。

如果任务中的这组神经元被用于它们的典型功能——胡须抽动——听觉音调就不会有音高变化，也不会有食物奖励。

“这对老鼠来说是不自然的，”科斯塔说。“这告诉我们，有可能制造出一种不需要模仿自然运动系统解剖结构就能工作的假肢。”

这项研究还以一种与习惯性行为相反的方式进行了研究。这些老鼠能够根据自己的饥饿或口渴程度来改变颗粒或糖水的摄入量。

“老鼠意识到了;它们知道控制音调的音高能给它们奖励，所以它们可以控制喝多少糖水或吃多少球，什么时候吃，以及在没有任何身体运动的情况下如何吃，”科斯塔说。

研究人员希望这些发现将导致新一代感觉自然的假体设备。

他说:“我们不希望人们在用他们的手臂移动机械手臂时费尽心思大脑卡梅娜说。