手此刻在哪里、接下来伸向何处——这两个问题在大脑中可能由并行的机制同时处理。中国科学院自动化研究所脑图谱与类脑智能实验室余山研究员课题组发表在《神经科学杂志》上的一项研究指出，运动皮层除了发出“怎么动”的指令外，还在实时维护一张手部位置的“三维地图”。依托这张地图，只需几十个神经元，就能把猕猴手部运动的三维轨迹精确还原出来。
这一结论的新意，要从既往实验的局限说起。过去研究运动皮层时，猕猴的伸手范围通常被限制在少数几个离散点位上，位置与方向两种信息彼此纠缠，神经元到底在报告“手在哪”还是“往哪动”，一直难以分辨。
为了把二者分开，团队重新设计了任务：让猕猴完成一个不受约束的三维抓取，何时出手、伸向哪边，全由它自己决定。这样一来，同一个空间点会被不同轨迹、不同方向反复经过，位置与方向的信息便在统计层面自然分离开来。
实验期间，研究人员在猕猴左侧大脑植入微电极阵列，一处位于负责运动执行的初级运动皮层M1，另一处位于负责运动规划的背侧前运动皮层PMd，逐个记录单神经元的放电活动。统计下来，M1中有36.2%的神经元在编码手的实时位置，PMd中的比例为21.3%。两个脑区，都在直接表征手的空间坐标。
这两张“地图”的组织方式并不一样。据此，研究人员推断出两个脑区的分工差别：M1需要一套专门的坐标框架来支撑精细的手部控制，PMd的表征结构则更为抽象。
编码的高效率同样令人惊讶。分析表明，要把手部三维轨迹的解码准确率做到90%，从M1中挑出约16.4个位置调谐细胞就够了，换作PMd，平均只需2.8个。
这张地图记录的不只是“此刻”。团队还发现，运动皮层中存在对抓取目标位置的编码，也就是说，同一套导航系统既能还原走过的路线，也能直接读出要抵达的终点。
余山介绍，团队此前已在PMd中首次发现手位置场，这次研究则把范围扩展到M1与PMd两个脑区，并把平面上的位置编码推进到三维空间表征。目前，他们正在筹备第三篇论文，计划将PMd的“空间编码”升级为“时空编码”——一条运动轨迹里，同时埋藏着过去、当下与未来的手部位置；这些信息若能被解出，脑机接口设备便有望读懂大脑预先拟定的完整行动方案。
论文第一作者曹盛浩谈道，比起繁琐的执行过程，大脑皮层更擅长宏观层面的意图规划。“脑机接口若能直接提取这些规划好的轨迹，不仅能让外部设备的控制更顺滑，还能大幅降低对硬件通道的依赖。”
