26、类人机器人构建中的神经科学与电磁学研究

类人机器人构建中的神经科学与电磁学研究

1. 海马体与脊髓在即时决策过程中的相互作用

在人类大脑组件的即时决策过程中，脊髓和海马体之间的密切通信至关重要。它们具有独特的几何相似性，都有一对平行的螺旋路径。脊髓有31对感觉输入和31对运动神经耦合，而海马体有两条螺旋路径，一条通向大脑上部，另一条从大脑上部输出。

为了理解类人机器人大脑中视听运动的脑回路如何受到脊髓和海马体相互作用的影响，我们比较了生物精确的海马体结构及其手工制作的介质谐振器模型。这两个大脑组件会根据结构几何形状调节其谐振节点和反节点。值得注意的是，仅圆柱区域组件的长度、螺距直径和表面密度就能调节这两个组件的共振特性。

在整个大脑中，神经元在其放电频率、放电模式、电流注入输出的尖峰以及以不同潜伏期为特征的重复放电的动作电位产生方面表现出多样性。最小电扩散模型可以解释显示不同放电模式的膜电位动态。海马体颗粒细胞和脊髓运动神经元显示出放电模式与相关离子通道之间的联系。

脊髓结构及其周围元素阻碍了脊髓研究，因此非侵入性方法至关重要。脊髓的功能依赖于背根活动，它以冲动的形式在大脑和身体之间传递信息。在头部内部，颅神经发挥功能而非脊髓神经。脊髓由神经束组成，这些神经束是从大脑延伸到脊髓下部的神经细胞的投射。来自身体感觉器官和附加人工传感器的信息通过脊神经收集并在整个大脑中传播。脊神经还将通过小脑控制的运动信息发送到身体。

然而，脊髓难以接近，这对检测其功能和损伤影响造成了阻碍。例如，为了监测脊髓疾病期间的疼痛、生活质量和残余功能，我们需要一些敏感的方法来表征其结构和神经功能。由于脊髓尺寸小、在MRI系统中磁分布不均匀，对脊髓进行成像具有挑战性。目前使用MRI（磁共振成像）、CT（计算机断