Taktile und motorischen Neuronen des Gehirns , die Note und Steuerung Bewegung wahrnehmen , kann auch auf visuelle Signale zu reagieren, nach Ansicht der Forscher an der Duke Medicine.
Die Studie an Affen , die online erscheint in der Zeitschrift Proceedings der Nationalen Akademie der Wissenschaften , liefert neue Informationen über die verschiedenen Bereiche des Gehirns miteinander in kontinuierlich Gestaltung des Gehirns interne Bild des Körpers , die auch als Körperschema bekannt zu arbeiten.
Die Ergebnisse haben Auswirkungen auf gelähmte Personen mit neuroprothetischer Gliedmaßen, da sie zeigen, dass das Gehirn Neuroprothesen im Rahmen der eigenen Bild des Patienten Körper zu assimilieren.
"Die Studie zeigt zum ersten Mal , dass der somatosensorische Kortex oder berühren kann durch Vision beeinflusst werden , die sich gegen alles, was in schriftlicher geht Neurowissenschaften Lehrbücher ", sagte Senior Autor Miguel Nicolelis , MD, PhD, Professor für Neurobiologie an der Duke University School of Medicine. " Die Ergebnisse unterstützen unsere Theorie, dass die Rinde ist nicht streng getrennt in Bereiche , die sich mit nur einer Funktion , wie Berührung oder Vision. "
Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass das Gehirn hat eine innere räumliche Bild des Körpers , die laufend aktualisiert basierend auf Berührung, Schmerz , Temperatur und Druck - wie das somatosensorische System bekannt - von der Haut , Gelenke und Muskeln , als auch von der visuellen empfangen und akustische Signale .
Ein Beispiel für diesen dynamischen Prozess ist die " Gummihand -Illusion ", ein Phänomen, bei dem die Menschen entwickeln ein Gefühl des Eigentums an einem falschen Hand , wenn sie angezeigt werden kann zur gleichen Zeit , dass etwas eigene Hand berührt berührt wird .
In dem Bemühen, eine physiologische Erklärung für das zu finden " Gummihand -Illusion ", Duke Forscher konzentrierten sich auf die Hirnaktivität in den somatosensorischen und motorischen Kortex von Affen. Diese beiden Bereiche des Gehirns nicht direkt erhalten visuellen Input , aber bisherige Arbeit in Ratten , in der Edmond und Lily Safra Internationale Institut für Neurowissenschaften von Natal in Brasilien durchgeführt , die Theorie, dass die somatosensorischen Kortex konnte visuelle Signale zu reagieren.
In der Duke Experiment beobachteten die zwei Affen eine realistische computergenerierte Bild von einem Affen Arm auf einem Bildschirm durch eine virtuelle Kugel berührt . Zur gleichen Zeit wurden die Affen Armen berührt , Auslösung einer Reaktion in ihrer somatosensorischen und motorischen Rindenfelder .
Die Affen beobachtet dann den Ball Berühren des virtuellen Arm ohne etwas körperlich zu berühren ihren eigenen Waffen . Innerhalb von wenigen Minuten sahen die Forscher die Neuronen im somatosensorischen und motorischen kortikalen Gebieten beginnen, zu dem virtuellen Arm allein Berührung reagieren.
Die Antworten auf virtuelle Touch aufgetreten 50 bis 70 Millisekunden später als körperliche Berührung , die im Einklang mit dem Zeitpunkt in den Wegen die Verknüpfung der Bereiche der für die Verarbeitung von visuellen Input zu den somatosensorischen und motorischen Kortex Gehirns beteiligt ist . Was zeigt, dass somatosensorischen und motorischen kortikalen Neuronen können auf visuelle Reize reagieren, legt nahe, dass übergreifende Bearbeitung erfolgt in der gesamten Primatenkortexdurch eine stark verteilten und dynamischer Prozess.
"Diese Ergebnisse unterstützen unsere Vorstellung, dass das Gehirn funktioniert wie ein Gitter oder Netz , die ständig interagieren wird ", sagte Nicolelis . " Die kortikalen Bereiche des Gehirns verarbeiten mehrere Streams von Informationen zur gleichen Zeit statt getrennt als wir bisher dachten . "
Die Forschung hat Auswirkungen auf die zukünftige Gestaltung von Neuroprothesen durch Gehirn -Maschine-Schnittstellen , die Versprechen zur Wiederherstellung Motor und somatosensorischen Funktion, um Millionen von Menschen , die an schweren Ebenen der Körperlähmungleiden halten gesteuert. Erstellen von Neuroprothesen , die vollständig in sensorischen und motorischen Schaltkreise des Gehirns eingebaut werden könnte , damit die Geräte in das Gehirn die interne Bild des Körpers integriert werden. Nicolelis sagte, er wird unter Einbeziehung der Erkenntnisse in den Weg wieder Project, einer internationalen Kollaboration arbeiten, um ein Gehirn gesteuerten neuroprothetischer Gerät zu bauen. The Walk Wieder Projekt plant, seine erste gehirngesteuertenExoskelett während der Eröffnungsfeier der 2014 FIFA Fußball-Weltmeisterschaft zu demonstrieren.
"Als wir uns zu beherrschen , die die Tools - eine Geige , Tennisschläger, Computer-Maus, oder Prothese - unser Gehirn wahrscheinlich Änderung seiner inneren Bild von unseren Körpern , die Werkzeuge als Erweiterung von uns selbst zu übernehmen ", sagte Nicolelis .