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Scientific Reports:协同工作的大脑

摘要 : 本周《Scientific Reports》上有两篇论文描述了脑脑接口的使用。在第一篇报道中,脑机接口利用几只猴子的脑力完成一个共同的任务——控制虚拟手臂的运动。在第二篇报道中讨论了用包含四只大鼠的脑脑接口能够解决简单的计算问题

 

本周《Scientific Reports》上有两篇论文描述了脑脑接口的使用。在第一篇报道中,脑机接口利用几只猴子的脑力完成一个共同的任务——控制虚拟手臂的运动。在第二篇报道中讨论了用包含四只大鼠的脑脑接口能够解决简单的计算问题。

脑脑接口是由多个动物的大脑构成的网络,它能让动物们实时交换感觉和运动信息。

在第一项研究中,Miguel Nicolelis和他的团队记录了四只恒河猴运动和感觉脑区的上百个神经元的活动。然后,猴子分成两个或三个一组坐在分开的房间里,房间里的计算机屏幕显示着虚拟手臂。它们的任务是将手臂移动到目标上,可以使用操纵杆(手动控制),或者被动观察手臂的运动(大脑控制),它由每只猴子大脑活动记录生成。作者们发现,经过训练,使用大脑控制的猴子会逐渐协调它们的行为,它们的大脑活动变得更加密切相关,这让它们在任务中的表现得到提高。

在另一项研究中,作者们构建了称为“脑网”(Brainet)的脑脑接口,它由四只大鼠构成,并观察了它解决一组计算问题能力。他们在大鼠的初级体感皮层植入了多电极阵列用于记录神经电活动,并给其他动物的大脑传输虚拟战术信息。使用不同的Brainet架构设计,大鼠被布置了一系列任务,包括分类两种不同的刺激,和接收温度和气压信息来预测下雨的概率是增加还是减少了。在不同的任务中,Brainet表现地和单一大鼠一样好或更好。特别是当任务要求多次计算,例如记忆存储或者并行计算时,Brainet的表现和单一大鼠相比有显著的提高。

原文链接:

Computing Arm Movements with a Monkey Brainet

原文摘要:

Traditionally, brain-machine interfaces (BMIs) extract motor commands from a single brain to control the movements of artificial devices. Here, we introduce a Brainet that utilizes very-large-scale brain activity (VLSBA) from two (B2) or three (B3) nonhuman primates to engage in a common motor behaviour. A B2 generated 2D movements of an avatar arm wher each monkey contributed equally to X and Y coordinates; or one monkey fully controlled the X-coordinate and the other controlled the Y-coordinate. A B3 produced arm movements in 3D space, while each monkey generated movements in 2D subspaces (X-Y, Y-Z, or X-Z). With long-term training we observed increased coordination of behavior, increased correlations in neuronal activity between different brains, and modifications to neuronal representation of the motor plan. Overall, performance of the Brainet improved owing to collective monkey behaviour. These results suggest that primate brains can be integrated into a Brainet, which self-adapts to achieve a common motor goal.

来源: Scientific Reports 浏览次数:0

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