Najważniejsze
- •Badacze z Freiburga opisali nowy model przejścia od planowania ruchu do jego wykonania w mózgu, nazwany „switching population hypothesis”.
- •W eksperymencie na szczurach rejestrowano aktywność neuronów podczas zadania z wibracją i nagrodą, aby uchwycić mechanizmy sterowania ruchem.
- •Kluczową rolę odgrywają kora przedruchowa i pierwotna kora ruchowa, które komunikują się zarówno z neuronami hamującymi, jak i pobudzającymi.
- •Wyniki mogą w przyszłości pomóc w rozwoju protez sterowanych myślami oraz interfejsów mózg-komputer.
- •W badaniu wykorzystano także narzędzia sztucznej inteligencji do interpretacji wzorców aktywności neuronów i ich znaczenia dla zachowania.
Badacze z Uniwersytetu we Freiburgu opisali model aktywności neuronów, który może poprawić precyzję protez sterowanych myślami.
Zespół 15 badaczy z Uniwersytetu we Freiburgu opublikował 10 sierpnia 2026 roku w „Cell Reports” wyniki badań nad neuronalnymi mechanizmami planowania ruchu. Naukowcy opracowali model, który opisuje, jak mózg przechodzi od przygotowania ruchu do jego wykonania. Może to w przyszłości poprawić działanie protez sterowanych myślami.
Badania przeprowadzono w interdyscyplinarnym ośrodku BrainLinks-BrainTools, łączącym neurobiologię, sztuczną inteligencję i neurotechnologię. W eksperymencie wykorzystano szczury, które uczono naciskać przełącznik i zwalniać go po wyczuciu wibracji. Za poprawne wykonanie zadania zwierzęta otrzymywały nagrodę w postaci kropli słodkiej wody. W czasie tych prób badacze rejestrowali aktywność neuronów.
Analiza objęła dwa kluczowe obszary mózgu: korę przedruchową i pierwotną korę ruchową. To właśnie one odpowiadają za planowanie i wykonanie ruchu. Zespół ustalił, że podczas przygotowania ruchu neurony w korze przedruchowej komunikują się zarówno z neuronami hamującymi, jak i pobudzającymi w pierwotnej korze ruchowej. Do wydania polecenia wykonania ruchu dochodzi dopiero wtedy, gdy aktywność w korze przedruchowej przesuwa się w stronę komórek, które głównie pobudzają neurony w korze ruchowej.
Autorzy nazwali ten mechanizm „switching population hypothesis”. Według nich to przejściowe przesunięcie aktywności neuronalnej pozwala precyzyjnie uruchomić zaplanowany ruch dopiero po pojawieniu się zewnętrznego bodźca. W opisie badania podkreślono też udział narzędzi sztucznej inteligencji, które pomogły zinterpretować wzorce aktywności komórek nerwowych i ich znaczenie dla zachowania zwierząt.
W tle tych badań znajduje się szybko rozwijająca się dziedzina neurotechnologii. Naukowcy coraz częściej szukają sposobów na odczytywanie sygnałów z mózgu i przekładanie ich na działanie urządzeń wspomagających ruch. Tego typu rozwiązania mogą mieć znaczenie dla osób z ograniczeniami ruchowymi, które korzystają z protez lub innych systemów wspierających codzienne funkcjonowanie.
W najbliższym czasie wyniki z Freiburga mogą stać się punktem odniesienia dla dalszych prac nad interfejsami mózg-komputer i inteligentnymi protezami. Badacze zapowiadają też rozwijanie kolejnych modeli, które dokładniej pokażą, jak mózg przechodzi od intencji do ruchu.
Jak mózg przechodzi od planowania do wykonania ruchu
Opracowanie na podstawie artykułu o badaniu Uniwersytetu we Freiburgu opublikowanym w Cell Reports.
Słownik pojęć
- Kora przedruchowa
- Obszar mózgu uczestniczący w planowaniu i przygotowaniu ruchu przed jego wykonaniem.
- Pierwotna kora ruchowa
- Obszar mózgu odpowiedzialny za inicjowanie i kontrolę wykonywania ruchów.
- Neurony hamujące
- Komórki nerwowe zmniejszające aktywność innych neuronów, co pomaga regulować start ruchu.
- Neurony pobudzające
- Komórki nerwowe zwiększające aktywność innych neuronów i ułatwiające wykonanie ruchu.
- Interfejs mózg-komputer
- System, który przetwarza sygnały mózgowe na polecenia dla urządzeń zewnętrznych, np. protez.
- Sztuczna inteligencja
- Narzędzia obliczeniowe pomagające analizować złożone wzorce danych, w tym aktywność neuronów.
