伸抓功能是人們生活中最常用的功能之一,因此研究大腦對伸抓運(yùn)動(dòng)的控制功能一直是神經(jīng)領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。近年來,隨著腦機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展,可以初步實(shí)現(xiàn)直接解析大腦的運(yùn)動(dòng)控制信號并控制外部設(shè)備,為病人的伸抓功能替代提供了新的思路。背側(cè)運(yùn)動(dòng)前區(qū)（dorsal premotor cortex,PMd）是負(fù)責(zé)伸縮-抓握運(yùn)動(dòng)的神經(jīng)環(huán)路上一個(gè)重要節(jié)點(diǎn),可以為伸縮-抓握運(yùn)動(dòng)解析提供的重要信息來源。然而,目前對PMd在抓握運(yùn)動(dòng)過程中的功能研究還不夠深入,目前尚不清楚PMd在抓握規(guī)劃過程中的具體功能究竟是視覺刺激處理?抓握目標(biāo)特征處理?信息決策?亦或是手勢配置?本文主要針對上述問題進(jìn)行了以下研究:首先搭建了非人靈長類動(dòng)物抓握動(dòng)作實(shí)驗(yàn)平臺,并在該平臺的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了兩種實(shí)驗(yàn)范式:延遲抓握的轉(zhuǎn)盤實(shí)驗(yàn)范式以及單物體實(shí)驗(yàn)范式。其中延遲抓握的轉(zhuǎn)盤實(shí)驗(yàn)范式可以通過照明燈控制抓握目標(biāo)是否對猴子可見,同時(shí)通過更換不同的抓握物體指示相應(yīng)的抓握動(dòng)作;單物體實(shí)驗(yàn)范式則通過指示燈的組合,訓(xùn)練猴子運(yùn)用不同的決策方式對同一目標(biāo)物體完成兩種手勢的抓握。通過兩種實(shí)驗(yàn)范式及不同實(shí)驗(yàn)條件的交叉對比,對抓握過程中視覺信息、目標(biāo)特征信息、信息決策及... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：125 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

人體手臂神經(jīng)肌肉骨骼結(jié)構(gòu)解剖示意圖(顧曉松.2p11)

中最為靈活的，這是由于靈長類的動(dòng)物具有更加靈活的大拇指，靈長類的拇指不??僅可以實(shí)現(xiàn)與其余四指的對握，并且可以與每個(gè)手指進(jìn)行單獨(dú)接觸，這是其他動(dòng)??物的手所無法完成的。圖１．２展示了人類手部的骨骼結(jié)構(gòu)。??＾?Ｉ?｜＾Ｔ??圖１．２手部骨骼結(jié)構(gòu)示意圖（顧曉松，２０１１）??如圖１．２所示，人類的手部由多迗２７塊骨骼所構(gòu)成，包括８塊腕骨，５塊掌??骨１４塊指骨。這２７塊骨骼之間由肌腱相連，構(gòu)成了?１８個(gè)關(guān)節(jié)，控制這１８個(gè)關(guān)??節(jié)運(yùn)動(dòng)的肌肉共有２９塊，這些肌肉與骨骼的組合活動(dòng)實(shí)現(xiàn)了這１８個(gè)關(guān)節(jié)在２２??個(gè)自由度上的活動(dòng)。這１８個(gè)關(guān)節(jié)包括毎根手指上的３個(gè)關(guān)節(jié)（遠(yuǎn)端指間關(guān)節(jié)、??近端指間關(guān)節(jié)、掌指關(guān)節(jié)），其中遠(yuǎn)端指間關(guān)節(jié)與近端指間關(guān)節(jié)的自由度為１，??掌指關(guān)節(jié)的自由度為２，可以完成屈、伸、內(nèi)收、外展四個(gè)自由度的動(dòng)作；大拇??指的情況比較特殊，其指間關(guān)節(jié)只有１個(gè)，但在掌指關(guān)節(jié)下方還有１個(gè)掌腕關(guān)節(jié)，??掌腕關(guān)節(jié)除了可以完成內(nèi)收外展的動(dòng)作外

一。，，立活動(dòng)，各個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)肌肉配置等相關(guān)信息是互相關(guān)聯(lián)的，也就是說，??大部分手勢相關(guān)的動(dòng)作可以用少數(shù)幾種肌肉模式來進(jìn)行描述。Ｓａｎｔｅｌｌｏ等人的研??究發(fā)現(xiàn)，把手勢精細(xì)活動(dòng)時(shí)的肌肉活動(dòng)用主成分分析方法進(jìn)行降維，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，??前兩個(gè)成分的方差就可以迗到８４％，前三個(gè)成分的方差更是達(dá)到９０％，這意味??著不同手勢之間的信息是高度冗余的（Ｓａｎｔｅｌｌｏ?ｅｔ?ａｌ．，?１９９８）。而Ｐｒｏｓｉｓｅ等人將??Ｓａｎｔｅｌｌｏ等人的工作進(jìn)行了拓展，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不僅是精細(xì)手勢，靜態(tài)手勢、任意運(yùn)??動(dòng)甚至肌肉的力量等信息都存在高度冗余的現(xiàn)象（Ｐｒｏｓｉｓｅ?ｅｔ?ａｌ．，２０１０）。這些結(jié)果??意味著，運(yùn)動(dòng)執(zhí)行過程中，大腦的指令無需精確到各關(guān)節(jié)肌肉，只需要控制這些??作為基礎(chǔ)單元的手勢組合，就可以完成復(fù)雜的抓握動(dòng)作。那么在伸抓范式中究竟??存在多少基礎(chǔ)手勢單元，針對這一問題Ｃｕｔｋｏｓｋｙ等人做出了研究，通過對人類??常用手勢的拆解分析，最終將基礎(chǔ)手勢劃分為２類５級１６種，結(jié)果如圖１．３所??示，絕大部分人類手勢都可以歸屬于這１６種動(dòng)作之中（Ｃｕｔｋｏｓｋｙｅｔａｌ．，?１９８９）。??Ｇ?ｒ８


本文編號：3291742