人類以及獼猴等靈長類動物的手臂可以靈巧地執行各種抓取任務。大腦如何規劃和執行這些任務一直是神經科學的核心問題之一。此前的研究表明，大腦海馬體中的“位置細胞”能夠爲身體導航提供空間信息，幫助動物構建認知地圖。然而，對於手等身體部位的運動，是否存在類似的導航框架一直是個未解之謎。
本研究通過在四隻獼猴的大腦背側前運動皮層（PMd）植入微電極陣列，記錄了它們在自然抓取任務中的神經活動，並通過多個攝像頭記錄獼猴手部的運動軌跡，從而分析了PMd神經元在抓取任務中的活動模式。
研究發現，約22%的PMd神經元在手部處於特定空間位置時活動顯著增強，形成了“位置野”（position fields）。這些神經元能夠實時、高效地表徵運動中的手位置，僅使用50個最活躍的位置神經元（約佔總記錄神經元的10%），就能以80%的準確率解碼手部運動軌跡。這一結果表明，手位置信息在PMd中以“位置野”編碼的形式存在，類似於海馬體中用於導航的位置細胞。
獼猴自然抓取範式以及PMd神經元的“位置野”活動模式
研究進一步發現，手位置信息與手的運動方向、速度和抓取目標的位置等信息在同一個PMd神經元羣體中共同編碼。這種混合編碼方式使得大腦能夠同時考慮空間信息和運動信息，從而實現了高效運動規劃和執行。這一混合編碼方式也正是海馬體在空間導航任務中所採用的方式，提示大腦利用了相似的神經計算框架實現不同尺度上的空間導航。
這一研究結果爲腦機接口和機器人的發展提供了新的思路。通過解碼這些位置神經元的活動，未來可能實現更精準高效的神經假肢控制，同時，可以基於大腦的運動導航原理，設計更加靈巧的機械臂控制算法。
