論文第一作者、中國科學院自動化所博士研究生曹盛浩介紹說，人類以及獼猴等靈長類動物的手臂可以靈巧地執行各種抓取任務。大腦如何規劃和執行這些任務一直是神經科學的核心問題之一。此前的研究表明，大腦海馬體中的“位置細胞”能夠為身體導航提供空間信息，幫助動物構建認知地圖。然而，對于手等身體部位的運動，是否存在類似的導航框架一直是個未解之謎。

　　本項研究中，合作團隊通過在4只獼猴的大腦背側前運動皮層(PMd)植入微電極陣列，記錄它們在自然抓取任務中的神經活動，并通過多個攝像頭記錄獼猴手部的運動軌跡，從而分析了PMd神經元在抓取任務中的活動模式。

　　研究發現，約22%的PMd神經元在手部處于特定空間位置時活動顯著增強，形成了“位置野”(即當獼猴手部進入所在環境中的特定空間時，對應的位置細胞都被發現激活)。這些神經元能夠實時、高效地表征運動中的手位置，僅使用50個最活躍的位置神經元(約占總記錄神經元的10%)，就能以80%的準確率解碼手部運動軌跡。該結果表明，手位置信息在PMd中以“位置野”編碼的形式存在，類似于海馬體中用于導航的位置細胞。

　　進一步研究發現，手位置信息與手的運動方向、速度和抓取目標的位置等信息在同一個PMd神經元群體中共同編碼。這種混合編碼方式使得大腦能夠同時考慮空間信息和運動信息，從而實現高效的運動規劃和執行。這一混合編碼方式也正是海馬體在空間導航任務中所采用的方式，提示大腦利用相似的神經計算框架實現不同尺度上的空間導航。

　　研究團隊表示，本項研究結果也為腦機接口和機器人發展提供了新的思路。通過解碼這些位置神經元的活動，未來可能實現更精準高效的神經假肢控制，同時，可以基于大腦的運動導航原理，設計更加靈巧的機械臂控制算法。(完)