尘雾/译

涉及ALS患者的新研究揭示了人类个别神经元（individual neurons）如何控制肌肉活动，可能帮助开发更好的大脑-控制假肢设备。
2015年6月23日——斯坦福大学（Stanford University）研究人员在ALS瘫痪患者中研究大脑如何控制运动，发现成群的（groups of）神经元一起工作，以复杂的节奏向肌肉发射（firing）何时和向何处移动的信号。
“我们希望应用这些发现来创建能够更好地理解和回应患者想法的假肢设备，比如机器手臂”神经外科教授Jaimie Henderson博士说道。

Jaimie Henderson博士

在6月23日在线发表于《eLife》的研究中，Henderson博士和电气工程教授Krishna Shenoy博士及一位霍华德·休斯医学研究所（Howard Hughes Medical Institute）的研究人员共同担任论文资深作者。论文第一作者是博士后学者Chethan Pandarinath博士。
这项研究建立在斯坦福大学开创性的动物研究之上，动物研究已经从根本上改变了科学家们对运动皮层神经元如何控制运动的思考。“更早的动物研究表明，当我们将大量成群的神经元看做一个动力系统的时候，许多在个别神经元中看起来如此混乱的发射模式变得清晰了”Pandarinath博士说道。

Chethan Pandarinath博士

之前，有两个关于运动皮层中的神经元如何控制运动的理论：一个是这些神经元以代表更抽象命令（比如“向右移动移动手臂”）的模式发射（信号），然后大脑不同区域的神经元翻译这些指令来指导肌肉收缩，使手臂移动；另一个是运动皮层神经元（直接）向手臂肌肉发射（指令），告诉它们如何收缩。
不过在2012年的一篇《自然（Nature ）》论文中，Shenoy博士及其同事们报告了更多的发现：运动皮层神经元作为一个互连电路（即所谓的电力系统）的一部分进行工作，创造神经活动的节奏模式。随着这些节奏模式被发送到手臂，它们会驱动肌肉收缩，造成手臂移动。

Krishna Shenoy博士

“我们在临床前工作中所发现的是关于成群神经元如何以一种非常特殊的方式相互协调和配合的证据，这让我们对大脑如何控制手臂有了更深入的见解”Shenoy博士说道。
他和他的同事们想知道人类神经元是否也是如此。
记录人类大脑活动
为了进行这项研究，研究人员记录了两位罹患神经退行性疾病ALS的参试者的运动皮层大脑活动。ALS也被称为卢伽雷氏症，会损害神经元，导致患者失去控制肌肉的能力。
一位参试者是51岁女性，手指和手腕还保留了一些活动能力；另一位54岁男性，还可以轻微移动一根食指。两位患者参与了BrainGate2试验，该试验正在测试一种神经交互系统，允许（通过）思想控制电脑光标鼠标、机械手臂和其他辅助设备。

研究两位ALS患者的大脑活动给予研究人员

关于神经元如何控制肌肉运动更深入的见解

在试验中，研究人员将电极阵列植入这些参试者的大脑运动皮层，在配备传感器记录参试者移动或试图移动手指和手腕的身体活动的同时，记录来自个别神经元的大脑电活动。通常，人类的这种映射只发生在脑部手术中。
参试者的植入（电极）提供了一个“提出重要科学问题的机会”Shenoy博士说道。研究人员发现，ALS患者神经元的工作（方式）非常类似于临床前研究的发现。
研究人员现在计划使用他们的数据来改进算法，这些算法能够将神经活动以电脉冲的形式转化为控制信号，控制机械手臂或电脑光标。
本文翻译自：
http://med.stanford.edu/news/all-news/2015/06/research-sheds-light-on-how-neurons-control-muscle-movement.html