研究人员通过小鼠控制光标来研究意图控制，探索更好的脑机接口使用方式
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通过我们对外部物体的感官体验，可以有效地控制外部物体。为了研究因果关系的学习和影响方式，研究人员设计了一种使用宽场钙信号(wide-field calcium signals)的脑机接口(BMI)任务。老鼠学会了在任意一对大脑皮层区域的活动模式来引导视觉光标到目标位置以获得奖励。正常相关的大脑区域可以快速重新配置，以一种依赖于感觉反馈的方式对光标施加控制。当熟练(经过多次训练后)的动物控制游标时，较高的视觉皮层参与度更高。当老鼠控制游标时，高级视觉皮层的个体神经元对游标的反应比被动观看游标时更强烈，当游标接近目标位置时，反应最强。因此，因果关系受控对象的表示对意图和接近对象的目标很敏感，从而有可能增强感官反馈以实现更流畅的控制。
我们知道大脑可以指导思想，但很难确定是如何实现的。Sainsbury Wellcome Center的研究人员设计了一种脑机接口(BMI)，可以让老鼠只通过大脑活动来学习引导光标。通过监测这只老鼠控制游标，将游标移动到一个目标位置以接受奖励，研究人员能够研究大脑是如何表现意图控制的。
近日发表在《Neuron》杂志上的这项研究，揭示了大脑是如何表现因果控制的物体的。研究人员发现，当老鼠控制光标时，大脑高级视觉皮层的活动是目标导向的，包含有关动物意图的信息。这项研究有一天将有助于改善BMI的设计。
脑机接口允许人或动物用意念控制电脑的设备。对人类来说，这可能是控制机械臂拿起一杯水，或者移动电脑上的光标，用大脑输入信息。该论文的第一作者Kelly Clancy博士表示:"在动物身上，我们使用这些设备作为模型，如何使BMI更好。"
TomMrsic-Flogel教授表示"目前，BMI对于人类来说很难使用，例如，它需要很长时间来学习如何控制机械手臂。一旦我们了解了支持如何学习意图控制的神经回路，我们就由希望使人们更轻松地使用BMI。"
传统上，研究有因果控制的物体在大脑中是如何呈现的一直是个挑战。我们可以想象一下，大脑是如何表现它所控制的光标还是被动地观察的光标。在第一种情况下有运动信号，而在第二种情况下没有，所以很难对两者进行比较。使用BMIs，主体不会移动，所以可以进行更清晰的比较。
在这项研究中，研究人员使用了一种称为"宽场脑成像(wide-field brain imaging)"的技术，该技术使他们能够在动物使用BMI的同时查看皮层的整个背面。这项技术使皮质的无偏屏幕能够定位与学习有意控制光标有关的区域。
下图即为基于宽场成像(wide-field imaging)的脑机接口
从上图这些实验和示例，研究人员发现老鼠的视觉皮层区域参与了这项任务。这些区域包括顶叶皮层，而这些区域正是大脑中与人类意图有关的区域。
通过深入研究这种方式的工作原理，研究人员希望能更多地了解大脑是如何发挥控制作用的。在这项研究中，小鼠学会了将大脑活动映射到感觉反馈。这类似于我们学习与世界互动的方式-例如，我们根据其增益设置来调整使用计算机光标的方式。我们的大脑建立物体通常表现的表现形式并相应地执行动作。通过更多地了解大脑中如何生成和更新这些规则，研究人员希望能够改善BMI。