第八章 运动

5月8日，火车上，我读了 Models of the Mind 的第八章—— Movement in Low Dim，主打运动。

Grace介绍了四代科学家

第一代：德国兄弟

Gustav Fritsch 和 Eduard Hitzig 都活跃于1850年。他俩对狗的大脑皮层进行电极，发现电某些部位的时候，狗会抽搐 (twitch)。正如你所想的，他俩发现的部位在后世被称之为运动皮层 (Motor Cortex, M1)。

在那之前，人们通常认为，皮质是一层惰性外壳，下面包裹着的才是有用的东西。Cortex这个词在拉丁语中就是惰性外壳的意思。

第二代：叛逆少年

与德国的两位老哥同时代的科学家John Jackson重复了两者的实验。当然，重复出来了。他的学生David Ferrier随后进行了更加细致的研究。

Ferrier使用了当时刚刚被法拉第发明的交流电。不知为何，动物对交流电的忍耐力远强于对直流电。Ferrier的实验动物不仅仅会抽搐，有时还会做一些有意义的、自然的、顺滑的运动。”抽搐vs顺滑”成了第一次大辩论的主题。

Ferrier对德国老哥很不友好，据说是因为后者对他的老师不尊重。

第三代：小伽利略

下一次飞跃，发生在新技术诞生后。1920年，人类第一次记录到单神经元信号。1950年，人类可以记录自由运动的动物的神经元信号了。

1967年，美国的Edward Evarts设计了一个仅需少量动作的简单任务——训练猴子握住一个竖直杆并左右移动。该动作只需要手腕。于是乎，只由前臂的两块肌控制。

他还从健身房里找灵感，设计了一个可以在相同位置配不同重量哑铃的装置。于是乎，当猴子的手腕处于相同位置时，他可以给不同重量。这类似于伽利略干的事——控制变量。

他总共记录了31个神经元，其中26个的动作电位频率和哑铃重量强相关，剩下5个不好解释，而31个神经元动作电位频率和手腕位置都不相关。

注意，这里他只记录了31个神经元。只有31维。降维的必要性还不那么明显。

第四代：希腊老哥

1998年，出生在希腊的美国科学家Apostolos Georgopoulos发现：当猴子做著名的in-out范式时，有些神经元在某一方向反应最强烈。

换句话说，神经元并不像Evarts想的那么简单。

同时，希腊老哥同时记录到了更多神经元的数据——于是他不得不向统计学家和机器学习专家请教降维方法。

第五代：不辱使命

2012年，BrainGate招募了55岁的Cathy Hutchinson。她中风已经16年，颈椎以下全部瘫痪。

科学家们在她大脑的左侧运动皮质区域植入了96个电极。一番波折后，她终于可以控制一条机械臂了。

机械臂走走停停、来回摇摆，最终总算不辱使命——给她倒了一杯咖啡。