Brain-mapping-Studie legt nahe, motorischen Regionen für die Seite auch eine Verbindung zum gesamten Körper

Die Zuordnung verschiedener Teile des Gehirns und die Bestimmung, wie Sie entsprechen, zu Gedanken, Handlungen, und andere neuronale Funktionen ist ein zentraler Bereich der Forschung in der Neurowissenschaft, aber während bei früheren Studien mit fMRI-scans und EEG erlaubt haben Forscher rauh Hirnarealen verbunden mit verschiedenen Arten von neuronalen Aktivitäten, die Sie haben nicht gestattet für die Kartierung der Aktivität der einzelnen Neuronen.

Jetzt in einem Papier-publishing-26. März in der Zeitschrift Cell, die Ermittler berichten, dass Sie verwendet haben implantierten mikroelektroden-arrays in den Gehirnen von zwei Menschen, eine Landkarte der motorischen Funktionen bis hinunter auf die Ebene der einzelnen Nervenzelle. Die Studie ergab, dass ein Viertel glaubte, die Kontrolle über nur einen Körperteil eigentlich betreibt über eine Vielzahl von motorischen Funktionen. Es zeigte auch, wie andere Neuronen, die sich untereinander koordinieren.

„Diese Forschung zeigt zum ersten mal, dass ein Bereich des Gehirns, die zuvor als angeschlossen werden, nur der arm und die hand hat Informationen über den gesamten Körper,“ sagt ersten Autor Frank Willett, ein postdoctoral fellow in der Neuronalen Prothetik Translational Laboratory an der Stanford University und dem Howard Hughes Medical Institute. „Wir fanden auch, dass dieses Gebiet hat eine gemeinsame neuronale code, verbindet alle Körperteile zusammen.“

Die Studie, eine Zusammenarbeit zwischen Neurowissenschaftler an der Stanford und der Brown University, ist Teil BrainGate2, eine multisite-pilot-Studie konzentriert sich auf die Entwicklung und Prüfung der medizinischen Geräte zur Wiederherstellung der Kommunikation und die Unabhängigkeit der Menschen, die betroffen sind von neurologischen Erkrankungen wie Lähmungen und locked-in-Syndrom. Ein wichtiger Schwerpunkt des Stanford-team hat die Entwicklung von Möglichkeiten zur Wiederherstellung der Fähigkeit der Menschen zu kommunizieren über Gehirn-computer-Schnittstellen (BCIs).

Die neue Studie wurde an zwei Teilnehmer, die an chronischen tetraplegia—teilweisen oder vollständigen Verlust der Funktion in allen vier Gliedmaßen. Einer von Ihnen hat einen high-level-Verletzungen des Rückenmarks und der andere hat Amyotrophe Lateralsklerose. Beide Elektroden implantiert, die so genannte hand-regler-Bereich des motorischen Kortex des Gehirns. Dieser Bereich benannt, in den Teil für den knoblike Form bisher angenommen wurde, zur Steuerung der Bewegung der Hände und Arme nur.

Die Ermittler eingesetzt, die Elektroden zur Messung der aktionspotentiale in einzelnen Neuronen, wenn die Teilnehmer gebeten wurden, zu versuchen, bestimmte Aufgaben—zum Beispiel einen finger zu rühren oder drehen einen Knöchel. Die Forscher untersuchten, wie sich die Chips im Gehirn aktiviert wurden. Sie waren überrascht, zu finden, dass die hand-regler-Bereich aktiviert wurde, nicht nur durch Bewegungen in der hand und arm, aber auch in das Bein, Gesicht und andere Teile des Körpers.

„Eine andere Sache, die wir uns angeschaut, wurde in dieser Studie übereinstimmende Bewegungen der Arme und Beine“, sagt Willett, „zum Beispiel, bewegen Sie das Handgelenk nach oben und bewegen Sie Ihre Knöchel bis. Wir hätten erwartet, dass die entstehenden Muster der neuronalen Aktivität im motorischen Kortex, anders zu sein, denn Sie sind eine ganz andere Gruppe von Muskeln. Wir fanden dann tatsächlich, dass Sie sich viel ähnlicher, als wir es erwartet haben.“ Diese Ergebnisse zeigen eine unerwartete Verbindung zwischen allen vier Gliedmaßen im motorischen Kortex, die helfen könnten, das Gehirn zu übertragen erlernten Fähigkeiten mit einem Glied zum anderen.

Willett sagt, dass die neuen Erkenntnisse haben wichtige Implikationen für die Entwicklung von BCIs zu helfen, Menschen, die gelähmt sind sich wieder zu bewegen. „Wir denken, dass, um zu Steuern, verschiedene Teile des Körpers, würden wir brauchen, um Implantate in vielen Bereichen verteilen sich auf das Gehirn“, stellt er fest. „Es ist aufregend, denn jetzt können wir erkunden Steuerung von Bewegungen durch den ganzen Körper mit einem Implantat nur in einem Bereich.“