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Neuroscience | Learning of action through adaptive combination of motor primitives (Nature)

Learning of action through adaptive combination of motor primitives

论文链接:https://www.nature.com/articles/35037588

背景

理解大脑如何构造运动仍然是神经科学领域的一项基本挑战。

大脑可以通过运动基元灵活组合来控制复杂的运动,其中每个基元都是感觉运动地图中的计算元素,它将所需的肢体轨迹转换为运动命令。

主要工作

  • 人在运动之前,通过预测力或者力矩,构建运动指令。然后不断调整预测,使得形成的轨迹近似期望的路径。

  • 训练区域外的运动会被训练区域内的训练影响,说明大脑构建了一个状态依赖的近似外部力的内部模型(internal model)

  • 内部模型的泛化性能通过“抓取实验”来量化验证

    Shadmehr, R. & Mussa-Ivaldi, F. A. Adaptive representation of dynamics during learning of a motor task. J. Neurosci. 14, 3208–3224 (1994).

    Ghez, C., Krakauer, J. W., Sainburg, R. L. & Ghilardi, M. F. in The New Cognitive Neurosciences (ed. Gazzaniga, M. S.) 501–514 (MIT Press, Cambridge, Massachusetts, 2000).

  • 本文主要介绍了如何通过灵活地组合运动基元构建内部模型,形成感觉-运动地图(sensorimotor map),构建从轨迹到运动指令的具有泛化能力的转换。

  • 学习粘滞力场(viscous forces)

  • 随着场空间频率的增加,对于所有基函数宽度,内部模型的精度都会下降。但是,更广泛的基础的学习能力在较低的频率下崩溃了。这与最近的发现是一致的,即人类在较高的空间频率力场中表现出的适应能力较弱。

    Matsouka, Y. Models of generalization in motor control. PhD thesis, MIT ( 1998).

总结

算是运动基元的比较早的也是比较权威的工作(Nature)