近日，神經(jīng)科學(xué)家的新研究表明，當(dāng)神經(jīng)元處理來(lái)自皮膚的紋理信息時(shí)，每個(gè)神經(jīng)元對(duì)紋理的各種特征都有不同的反應(yīng)，從而在大腦中形成了紋理的高維表示法。

我們的手和指尖對(duì)紋理非常敏感，可以很容易地區(qū)分粗糙和光滑。關(guān)于紋理的信息是從皮膚上的感應(yīng)器通過(guò)神經(jīng)傳遞到感覺(jué)皮層的，感覺(jué)皮層是大腦中負(fù)責(zé)觸覺(jué)的部分。

烏芝加哥大學(xué)生物與解剖學(xué)副教授本斯邁亞博士說(shuō)“你可以用不同的形容詞來(lái)描述紋理，但是你的大腦需要有一個(gè)豐富的神經(jīng)空間才能解釋這一點(diǎn)?！?/p>

這項(xiàng)研究本周發(fā)表在國(guó)家科學(xué)院會(huì)議記錄，本斯邁亞是大腦和神經(jīng)系統(tǒng)的領(lǐng)先專(zhuān)家。在2013年的一項(xiàng)研究中，他的實(shí)驗(yàn)室展示了不同種類(lèi)的神經(jīng)纖維是如何對(duì)紋理的不同方面作出反應(yīng)的。一些神經(jīng)主要對(duì)粗糙紋理的空間元素做出反應(yīng)，比如凸起的盲文字母，另一些人則對(duì)皮膚在細(xì)膩的紋理上摩擦?xí)r產(chǎn)生的振動(dòng)做出反應(yīng)，比如織物。這占了我們?cè)诂F(xiàn)實(shí)世界中所遇到的絕大多數(shù)紋理的感受。

在這項(xiàng)研究中，本斯邁亞和他的同事們使用了一個(gè)旋轉(zhuǎn)滾筒，上面覆蓋著各種粗糙細(xì)膩的紋理，如砂紙、織物和塑料。研究人員發(fā)現(xiàn)恒河猴指尖的體感系統(tǒng)與人類(lèi)相似。研究人員利用植入猴子體感皮層的電極，記錄了直接來(lái)自大腦的不同紋理的相應(yīng)反應(yīng)。

新的數(shù)據(jù)顯示，神經(jīng)元對(duì)紋理的不同方面具有非常不同的反應(yīng)，本斯邁亞和利伯確定了至少20種不同的反應(yīng)模式和55個(gè)不同紋理的反應(yīng)。

研究大腦如何引導(dǎo)肢體運(yùn)動(dòng)的生物學(xué)和解剖學(xué)教授Bensmaa和Nicho Hatsooulos博士受此啟發(fā)研究了受大腦控制的機(jī)器人假肢。這些裝置的工作原理是將電極陣列植入體感皮層和控制運(yùn)動(dòng)的大腦區(qū)域。當(dāng)病人想要移動(dòng)自己的手臂來(lái)引導(dǎo)機(jī)器人手臂相應(yīng)地移動(dòng)時(shí)，電極就會(huì)捕捉到神經(jīng)元中的活動(dòng)。假手裝有感應(yīng)器來(lái)檢測(cè)觸覺(jué)，例如按他的指尖上，這反過(guò)來(lái)會(huì)產(chǎn)生刺激大腦適當(dāng)區(qū)域的電信號(hào)。