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彼らは私たちの手の複雑な動きを可能にする「脳のアルファベット」を解読します

人間を他の生き物と最も区別する能力が、多くの人がスキルを使ってスキルを使用する私たちの並外れた能力を選択するでしょう。執筆、ドアの開く、袋の使用、針のスレッディングなどの毎日のアクションとして ... それらは直感的で、ほとんど自動的なアクションのようです。しかし、現実からそれ以上のものはありません。それらのそれぞれは、必死の脳の活動、驚くべき複雑さを持つ正確で秩序ある動きのニューロンのオーケストレーションを隠しています。 ¿私たちの脳がどのように得られるか 気付かずに何をしますか？ 現在、新しい研究は、ポルトガルのカーネギーメロン大学とコインブラの研究者とのコラボレーションの結果であり、手で実行する無限のさまざまなアクションを構築するために、脳は基本的な動きの単一の「アルファベット」を使用することを明らかにしました。 新しく公開された研究国立科学アカデミーの議事録'、脳の機能を言語の機能と比較します。したがって、単語が限られた数の文字で構築されているように、私たちが手で実行するすべての複雑なアクションは、小さな一連の基本的な動きに基づいています。 シナイ山医療センターの神経科学的Leyla Caglarが率いるこの研究は、このプロセスで重要な脳領域を特定しました。 脳の秘密の語彙 彼らの発見を達成するために、研究者は機能的な磁気共鳴データ計算モデリング手法（fMRI）を使用しました。さまざまな手動タスクを実行する研究に参加したボランティアの脳活動を分析したツール。 結果は、段階的ターンが驚くほど体系的な方法でアクションを処理することを疑いなく示しました。したがって、そしてのではなく 各アクションを保存します 別のエンティティとして、この地域は、科学者が「運動学の相乗効果」と呼んでいる指、手、人形、腕の協調的な動きの限られたパターンのセットを組み合わせています。 この例は、この概念を明確にするのに役立ちます。はさみを使用するときの手の姿勢について考えてみましょう。これは、いくつかのペンチを操作するために採用しているものと非常に似ています。つまり、両方のオブジェクトの機能は根本的に異なりますが、それらをつかんで操作するための基本的な動きのパターンは共通の要素を共有します。それどころか、ハサミとカッターは同じ目的（カット）のために機能する可能性がありますが、それらの各タスクに必要な手の位置はまったく異なります。 このように、この研究は、GSMの活動が、最終機能に関係なく、同様の手の姿勢を必要とするオブジェクトについて非常に類似していることを示しました。これは、脳が動きの力学に基づいて作用をグループ化することを示唆しており、それらが使用されている目的ではありません。 このアイデアは、神経科学ではまったく新しいものではありませんが（運動相乗効果の概念は、前世紀にニコライ・バーンスタインなどの科学者によってすでに提起されており、神経系が複雑な動きの制御を単純化したことを観察しました）は、この新しい仕事に新しい次元を請求します。事実、カグラーと彼のチームは、脳が手の行動に組み合わせ構造を使用しているという最初の決定的な証拠を達成し、首脳旋長は真の「アセンブリセンター」として機能します。 カグラーの言葉では、「言語をサポートする脳領域が音、または音素を組み合わせて単語を形成するのと同じように、脳は運動学的相乗効果を組み合わせて、オブジェクトを対象とした複雑なアクションを形成します。」そして、彼は次のように付け加えます。「この閉じた基本的な構造ブロックのセットから、脳は人間の手で実行できる行動のレパートリー全体を構築します。」 魅力的な意味 この発見の影響は、基本的な神経科学をはるかに超えています。その影響は、ロボット工学、脳マチョ界面、さらには特定の神経障害の治療などの分野に革命をもたらす可能性があります。 たとえば、ロボット工学の分野では、人間の脳のオーケストラの複雑な動きが、はるかに機敏でインテリジェントな人工システムを設計するための鍵となる可能性があることを理解することです。現在、多くのロボットは、各手動タスクに対して詳細かつ剛性のあるプログラミングが必要です。エンジニアが新しく発見された映画の相乗効果システムを複製できた場合、新しい機能ごとにそれぞれをゼロからプログラムするのではなく、既存の基本的な動きを組み合わせて、オブジェクトをより自然で柔軟に操作するために「学習」できるロボットを作成できます。研究の共著者であるホルヘ・アルメイダは、このアイデアを強調しています。 感じて行動するバイオニック補綴物 しかし、おそらく最もエキサイティングなアプリケーションは、脳マシン界面の開発、麻痺または切断のある人が補綴物または外部デバイスを自分の考えで直接制御できるようにする技術の開発です。科学者がこれらのニューロン活動の相乗効果を「マッピング」することができれば、より効率的なインターフェイスを構築できます。利点は非常に大きくなります。指の個々の動きを解読する代わりに、インターフェイスは基本的な相乗効果を解釈し、ユーザーがはるかに自然性、精度、柔軟性で補綴物を制御できるようにします。マニュアル印刷機の単語の歌詞を作成することから、コンピューターに完全なフレーズを書くことのようなものです。何千人もの人々の生活の質を向上させる巨大なステップ。 最後に、この発見は、患者がまだ認識できるにもかかわらず、患者がオブジェクトを正しく使用する能力を失うという状態であるアプラキアなどの神経疾患の研究でも新しい視点を開きます。たとえば、イデオモトラの患者は、櫛が髪に使用されていることを知ることができますが、櫛のために正しい動きをすることができません。 Almeidaは、このタイプの障害が動きの「組み立ての赤字」の結果である可能性があることを示唆しています。言語のディスレクシアに類似しています。言語のディスレクシアは、音を組み合わせて単語を形成するのが難しい場合、筋肉上のターンの損傷により、オブジェクトで複雑なアクションを計画して実行することが困難になります。 学んだ、生来ではない しかし、研究の最も重要な結論の1つは、この「モーターアルファベット」システムは、私たちがすでに生まれたときに組み込まれているものではなく、私たちの生涯を通じて成形されていることです。すべての人間は言語と行動のための共通の脳構造を持っていますが、ペンや鍵の使用方法を知っている人は誰も生まれません。したがって、文化的学習と経験は基本的です。脳は、その絶え間ない可塑性において、視覚、触覚、運動、概念的な情報を統合するために適応し、整理します。そして、これらのすべてのタイプの情報を受け取って統合するための戦略的に位置する上位ターンターンは、脳構造が進化生物学と個々の経験との相互作用をどのように反映するかの明確な例です。 「この研究」は、Leyla Caglarを結論付けています。これは、人間によるツールの使用を可能にする脳組織の基本原則の理解に近づいています。 「要するに、私たちの心の中の「驚くべき旅行」。私たちの最も日々の行動の複雑さは、自然と学習の組み合わせによって完全に解釈される交響曲として明らかにされています。 #彼らは私たちの手の複雑な動きを可能にする脳のアルファベットを解読します