右侧大脑真的控制着我们左半边的身体吗?
许多人都听说过这样的话:我们大脑的左半球控制着我们的右身体,而右半球控制着我们左手的左腿。但是新的研究表明,实际情况要复杂得多。
几十年来,科学家们相继在动物和人类身上发现证据,不仅对侧大脑半球在身体运动中起作用,而且同侧半球也参与其中。
然而,直到最近,人们对同侧半球参与调节身体同侧肢体和手指运动的程度还没有清楚的了解。现在,研究人员在识别皮质活动和同侧运动之间的关系方面开辟了一个新领域。
圣路易斯华盛顿大学的研究人员首次证明,三维手臂运动的运动学标志,包括运动速度、旋转速度和肢体位置,可以从运动肢体同一侧的人体脑电图(ECoG)信号中解码出来。
他们在论文中写道:“这些结果阐明了我们的理解,即同侧半球强烈促进运动的执行,并支持复杂的运动;它在人类生理活动中比我们想象的更加普遍。”
在此之前,从同侧半球解码的运动学证据相对有限。
为了更好地理解,首席研究员兼神经科学家埃里克·吕特哈德招募了4名癫痫患者(3名男性和1名女性)分别接受ECoG扫描以确定他们的病变。
他们的大脑植入了ECoG电极,可以记录大脑左右半球的神经活动。Leuthardt记录了参与者手臂完成三维伸展运动时对侧和同侧大脑的活动。
研究人员利用机器学习算法对神经信号进行解码,发现参与运动调节的神经分布在双侧大脑皮层半球,有解码证据表明同侧调节的准确性与对侧调节的准确性相当。
研究人员说,这并不一定意味着右手的运动实际上是由右半球控制的,但是对同一半球分析如此多的信息这一事实本身就非常重要。
虽然解码同侧肢体的运动能力不能确定同侧半球对运动能力的因果效应,但同侧半球参与运动能力是其因果效应的必要条件作者解释道,“这是第一个指出特定手臂运动和大脑活动之间机制的研究。”
显然,我们需要抑制我们的兴奋,因为目前的研究只涉及4名志愿者(患有顽固性癫痫),在我们能够完全理解大脑两侧正在发生的事情之前,还需要做更多的研究。
然而,研究人员表示,他们的研究成果促进了一个重要的发展,这可能有一天会给中风患者带来潜在的新治疗方法。这些病人可能有单侧大脑问题,但另一侧不受影响。
“使用ECoG解码同侧运动信号的能力也增加了将来通过脑-机接口(BCI)控制机械肢体的可能性。”研究人员解释道。
此外,鉴于大脑的两个半球似乎记录了相同的皮层活动信息,这些发现有一天可能有助于脑损伤患者的康复,学习用单侧大脑补充受损的神经,并重新控制自己的身体。
现在这只是一个开始,但是这种令人兴奋的知识将来可能会使成千上万的人受益。
这些结果有力地证明了同侧半球在规划和执行肢体自主运动中的作用,对神经假体和神经假体的应用具有重要的指导意义
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