13、运动皮层：神经与计算研究

运动皮层：神经与计算研究

1. 行为与感知的神经基础

行为和感知均源于大量广泛调谐神经元的活动。每个神经元在执行特定方向的运动时放电最为迅速，随着运动方向偏离其偏好方向，放电强度减弱。这里的广泛调谐并非神经元的固有属性，而是该神经元与其他突触连接的神经元相互作用的净效应。运动的方向和活力可以用群体向量来描述，它是群体内单个神经元活动的合成结果。不过，向量本身没有实际地位，只是一种描述工具，用于总结单个神经元群体的协同效应。

2. 运动皮层的功能与研究重点

运动皮层可被视为一个处理空间运动信息的神经元网络，其中空间运动信息的一个基本组成部分是空间中的运动方向。实验研究表明，单个运动皮层细胞的脉冲活动与运动方向存在有序关联，细胞放电频率是运动方向的正弦函数，放电频率最高的方向即为细胞的“偏好方向”。

2.1 单个细胞的方向调谐

当生物体在空间中进行伸手动作时，反应时间内的细胞活动主要与运动方向相关，而与运动幅度关系较小。运动皮层及其他运动结构中的细胞对运动方向具有选择性和广泛调谐性。细胞活动是细胞偏好方向与特定运动方向之间夹角余弦的线性函数，可用以下公式表示：
[d_i(M_t) = b_i + a_i\cos\theta_{C(i)M(l)}]
其中，(d_i(M_t)) 是第 (i) 个细胞在 (M_t) 方向运动时的放电率，(b_i) 和 (a_i) 是回归系数，(\theta) 是细胞偏好方向 (C(i)) 与运动方向 (M(l)) 之间形成的夹角。该公式适用于二维和三维的伸手运动。不同细胞的偏好方向不同，分布在整个三维方向连续体中。此外，偏好方向相似的细胞对倾向于表现出兴奋性突触相互作用，而偏好方向相反的细