在棒球比賽中，一次投球只需 400 毫秒即可到達盤子。典型的反應(yīng)時間為 200 毫秒，揮桿時間約為 150 毫秒，擊球手必須僅根據(jù)球飛行的前 10% 到 20% 來決定是否揮桿以及如何揮桿。在這一點上，球場的速度和軌跡仍然存在很多不確定性。然而，美國職業(yè)棒球大聯(lián)盟的擊球手仍然能夠在大約 25% 的時間內(nèi)擊球——如果是泰德威廉姆斯或托尼格溫處于巔峰狀態(tài)，則為 40%。
擊球手和其他運動員如何處理這些不確定的信息長期以來一直讓科學(xué)家著迷。
“人類完全可以做到這一點是一項了不起的壯舉，”哈佛大學(xué)約翰·保爾森工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院 (SEAS) 的研究生 Laith Alhussein 說。
這些壯舉背后的機制是 Alhussein 和海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院戈登麥凱生物工程教授莫里斯史密斯的新研究的中心。該研究最近發(fā)表在eLife雜志上。
該研究解決了一個長期存在的問題，即當最終目標存在不確定性時，大腦如何選擇要執(zhí)行的動作，為神經(jīng)系統(tǒng)的運動規(guī)劃提供了基本的見解。
“在現(xiàn)實世界中，我們經(jīng)常與可能以不可預(yù)測的方式迅速變化的動態(tài)環(huán)境互動，因此了解我們馴服這種不確定性的機制對于理解大腦用來選擇和計劃我們的行動的機制至關(guān)重要實時，”史密斯說。
先前對不確定期間運動計劃的研究表明，大腦并行地為所有潛在目標做準備，并平均運動計劃以產(chǎn)生中間運動，隨著額外信息的出現(xiàn)，該中間運動會得到改進。如果是這種情況，擊球手的大腦會平均擊球區(qū)域內(nèi)所有可能的擊球位置，并根據(jù)這個平均值產(chǎn)生揮桿，然后隨著擊球距離越來越近和揮桿展開而稍微調(diào)整它。
但這真的是大腦在做的事情嗎?
Alhussein 說：“雖然中間運動被廣泛觀察到，但它們可以反映關(guān)于每個時間點單個最佳動作選擇的神經(jīng)決定，因為存在剩余的不確定性。”“在我們的研究中，我們使用一項新穎的實驗系統(tǒng)地分離了這些可能性，并發(fā)現(xiàn)當面臨不確定性時，人類會生成一個單一的運動計劃來優(yōu)化任務(wù)表現(xiàn)，而不是平均潛在的運動計劃。”
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