余山团队揭示猕猴大脑三维导航机制：脑机接口解码运动意图迎新依据

中新网北京11月13日电 (记者 孙自法)大脑里的导航系统怎样实时给手部等肢体的动作定位？这是神经科学里的一个重要方向，也与人工智能(AI)发展、尤其是脑机接口技术的研发应用关系紧密，因此一直受关注。

中国科学院自动化研究所11月13日向媒体发布消息说，该所脑图谱与类脑智能实验室主任余山研究员团队近期在这一方向上取得突破性进展，他们借助灵长类动物实验，揭示了猕猴大脑

这项研究发现，大脑不光编码“怎么动”，还维护着一张类似

两个脑区导航分工

据研究团队介绍，过去对大脑运动皮层的研究，实验常常把猕猴的活动范围限制在少量离散位置上，手的位置和运动方向因此高度相关，神经元到底在编码什么，不容易分清。

为了解开这个难题，本项研究设计了一项无约束的三维抓取任务：猕猴何时伸手、伸向哪里完全由自己决定，同一个空间位置会被不同轨迹、不同方向反复经过，“位置”与“方向”于是在统计上自然解耦。

研究团队在猕猴左侧的PMd和M1植入

进一步分析显示，这些神经元对位置的编码方式并不是早期研究认为的“线性梯度”，而是呈局域化的“拉长的椭球体”，

更特别的是，M1和PMd这两张“地图”的组织方式截然不同：M1的

研究团队推测，这种差异可能反映两个脑区在运动控制上分工不同：M1可能需要为精细手部控制提供专门的坐标框架，PMd则参与更高层的运动规划，表征结构更抽象。

印证大脑编码高效

研究团队认为，对脑机接口来说，本项研究最直接的价值来自解码实验：分别用全部细胞、位置细胞、随机抽取同等数量非位置细胞这三组神经元，去解码手运动的三维轨迹。

实验数据显示，在PMd中，仅占记录细胞17.7%的位置细胞，就达到全群体解码性能的94.1%；在M1中，占32.8%的位置细胞，达到92.9%的性能。进一步分析表明，要拿到全群体90%的解码性能，PMd仅需约2.8个

研究团队同时发现，大脑运动皮层中也存在对抓取目标位置的编码。这说明同一套“导航地图”不仅能解码运动轨迹，还能直接解码运动目标的位置，为直接解码运动位置、实现“所想即所得”的脑机接口提供了理论支撑。

解码复杂时空信息

论文第一作者、中国科学院自动化研究所博士曹盛浩表示，本项研究表明，大脑皮层更擅长宏观的意图规划，相比之下执行过程反倒繁琐。脑机接口若能直接提取这些规划好的轨迹，外部设备的控制会更顺滑，对硬件通道的依赖也能大幅降低。

论文通讯作者、研究员余山表示，脑机接口日后的推进，离不开神经科学基础层面持续取得突破来支撑，他还说：“我们对大脑理解的越深，脑机接口的效能就可以发挥得越好”。

据悉，这是余山团队在大脑运动皮层空间编码领域的系列成果之一，最新发表的论文是该团队在2025年于PMd中首次发现

研究团队透露，后续将进一步探索PMd的时空维度，有望把“空间编码”升级为“时空编码”，也就是解析一条运动轨迹中包含的过去、当下和未来的手位置。如果能解码这些复杂的时空信息，脑机接口设备就能理解大脑规划好的完整行动方案，执行起来更加高效。(完)