神经群体活动的时间动力学约束：脑机接口揭示的神经计算机制 学术背景 大脑的神经活动如何随时间演化，是理解感知、运动和认知功能的核心问题之一。长期以来，神经网络模型认为，大脑的计算过程涉及由网络连接塑造的神经活动时间进程。这一观点提出了一个关键预测：神经活动的时间进程应该是难以违反的。然而，这一预测在实际的生物学神经网络中是否成立，尚未得到直接验证。为了回答这一问题，研究人员利用脑机接口（Brain-Computer Interface, BCI）技术，挑战猴子违反其运动皮层中自然出现的神经群体活动时间进程，包括尝试以时间反转的方式遍历这些活动进程。通过这一实验，研究团队试图验证神经活动的时间进程是否反映了底层网络的计算机制，并探讨这些进程是否可以被人为改变。 论文来源 这篇论文由 Emily...

钙通道阻断剂Nimodipine对人类脊髓反射通路的影响 学术背景 运动控制是神经系统的重要功能之一，而脊髓反射通路在这一过程中扮演了关键角色。在动物研究中，电压敏感钙通道（voltage-sensitive calcium channels, VSCCs）被认为是调节运动神经元和中间神经元兴奋性的重要因素。然而，这些通道在人类运动控制中的作用尚未完全明确，尤其是其在治疗痉挛（spasticity）中的潜力。痉挛是一种常见的神经功能障碍，通常与脊髓损伤、脑卒中和多发性硬化等疾病相关。目前，常用的抗痉挛药物如巴氯芬（baclofen）虽然有效，但其副作用和长期效果限制了其应用。 因此，本研究的目标是探讨钙通道阻断剂Nimodipine对人类脊髓反射通路的急性影响，并通过与巴氯芬的对比，评估其作...

人类手的运动控制——功能性物体操作与抓握动作的动力学差异 学术背景 人类的手部功能在日常生活中扮演着至关重要的角色，特别是通过手部的灵活性，我们能够使用工具完成各种复杂任务。然而，每年有数百万人因中风、截肢等疾病失去手部功能，这导致了对手部动作的深入研究。尽管过去的研究主要关注了手部在抓握和伸向物体时的协调运动（称为“协同运动”或“synergies”），但关于手部在复杂物体操作中的协同运动研究仍然较少。理解这些差异对于设计更先进的假肢和康复设备至关重要，因为这些设备的目标是恢复患者的功能性操作能力，而不仅仅是抓握能力。 这篇论文旨在探讨两个关键假设： 1. 操作动作所需的协同运动数量与抓握动作相同； 2. 操作动作的协同运动与抓握动作的协同运动性质不同。 通过研究人类在安装线束（wire ...

多关节扭矩在站立平衡恢复中的作用 学术背景 站立平衡是人类日常生活中不可或缺的能力，尤其是在面对外部扰动时，如何快速协调髋关节、膝关节和踝关节的扭矩以维持平衡，一直是运动控制和神经科学研究的重要课题。传统的观点认为，平衡恢复依赖于神经介导的前馈（feedforward）和反馈（feedback）机制的协同作用。前馈机制通过肌肉的短程刚度（short-range stiffness）提供即时的机械反馈，而反馈机制则通过感觉输入激活肌肉，产生延迟的关节扭矩。然而，前馈和反馈机制在平衡恢复中的具体贡献尚不明确。为了深入理解这一问题，研究者们开发了一种新的传感器运动响应模型（Sensorimotor Response Model, SRM），旨在分解平衡恢复过程中髋、膝、踝关节的扭矩响应，并区分前馈...

通过拉伸反射模型从肌电信号估计快速和慢速运动中的下行激活模式 背景介绍 在运动控制领域，大脑的下行激活（descending activation）是肌肉激活的主要来源，但脊髓反射回路（spinal reflex loops）也在运动生成中扮演了重要角色。脊髓拉伸反射（spinal stretch reflex）是一种短延迟的反射机制，能够快速响应肌肉长度的变化，从而调节肌肉力量。然而，尽管脊髓反射在运动生成中的作用已被广泛研究，它在现代运动控制理论中的地位仍然不够明确。为了更好地理解脊髓反射如何与大脑的下行激活共同作用，Lei Zhang 和 Gregor Schöner 开展了一项研究，旨在通过肌电图（electromyographic, EMG）信号和运动学数据，直接估计下行激活模式。...