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预测编码动作控制机制

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第一部分预测编码的理论基础 2

第二部分动作预测机制的形成 4

第三部分预测误差和动作校正 6

第四部分传感器反馈在预测编码中的作用 8

第五部分预测编码在运动规划中的应用 10

第六部分预测编码对动作流畅性和速度的影响 13

第七部分预测编码在神经疾病中的异常 15

第八部分预测编码动作控制的未来方向 17

第一部分预测编码的理论基础

关键词

关键要点

预测编码的理论基础

1.动机系统

1.动机系统包含奖励和惩罚机制，驱动个体行为以最大化奖励或最小化惩罚。

2.预测编码模型认为，个体通过预测潜在的结果来指导动作，以满足其动机需求。

3.如果预测准确，则减少预测误差，带来奖励；如果预测不准确，则增加预测误差，受到惩罚。

2.感知模型

预测编码动作控制机制：预测编码理论基础

预测编码是一个神经科学理论，认为大脑通过预测未来事件并将其与实际经验进行比较来模拟世界。这个过程被称为预测编码，它在动作控制中扮演着至关重要的角色。

预测编码理论的原理

*预测生成：大脑根据先前的经验和环境线索生成对未来事件的预测。这些预测被称为预测。

*预测误差：当预测与实际经验不符时，就会产生预测误差。预测误差代表了大脑对世界的预测和实际感知之间的差异。

*反馈控制：预测误差被反馈到大脑中，用于更新预测并产生动作。通过这种反馈机制，大脑可以不断调整其预测，以匹配不断变化的环境。

预测编码动作控制

预测编码理论认为，动作控制是由预测误差驱动的。当预测与实际经验不符时，预测误差将产生一个动作，以纠正误差并将预测与感知相匹配。

*抑制性预测：当神经元对未来的事件做出预测时，它们会产生抑制性信号。当预测被证实时，抑制性信号被移除，允许动作执行。

*兴奋性预测误差：当预测错误时，预测误差神经元变得兴奋。这种兴奋性信号触发动作，以纠正误差。

预测编码动作控制的优势

预测编码动作控制机制具有以下优势：

*快速响应：通过使用预测誤差，大脑可以快速响应环境变化，执行适时且准确的动作。

*灵活适应性：预测编码允许大脑根据经验动态更新其预测，使其能够适应不断变化的环境。

*能量效率：预测编码机制通过抑制非必要动作，最大化了能量效率。它只在需要纠正预测误差时才触发动作。

神经生理学证据

有神经生理学证据支持预测编码动作控制理论：

*抑制性预测：在运动皮层和基底神经节中观察到与抑制性预测相对应的抑制性信号。

*兴奋性预测误差：与预测误差相对应的兴奋性神经元在中脑多巴胺神经元中被发现。

*预测更新：大脑活动中的变化表明，预测在动作执行后会被更新。

结论

预测编码理论提供了一个神经科学框架，用于理解动作控制中的预测误差驱动的机制。通过利用预测编码，大脑可以快速、灵活和高效地响应环境变化，并执行适时且准确的动作。

第二部分动作预测机制的形成

关键词

关键要点

【动作预测机制的早期形成】

1.感知运动循环（sensorimotorloop）在младенцы中早期出现，它提供了感觉输入和运动输出之间的直接联系，允许младенцы对自己的动作进行预测。

2.младенцы表现出对环境的探索行为，通过主动接触环境来获取关于动作和结果之间的联系。

3.младенцы能够形成动作预测，这是基于重复的经验和опережение之间的联系。

【动作预测机制的发展】

动作预测机制的形成

动作预测机制是机体在运动过程中对即将发生的事件做出预测的一种能力，是运动控制系统的重要组成部分。其形成是一个复杂的过程，涉及大脑多个区域的共同参与。

1.感知输入和前馈模型的建立

动作预测机制的形成首先依赖于感知输入。当个体执行运动时，来自视觉、本体感觉和前庭系统的信息被传入大脑，在大脑皮层形成一个运动的内部表征。这些信息被用于建立一个前馈模型，该模型预测运动的预期感觉结果。

2.感知误差和预测更新

在运动过程中，实际感觉结果与前馈模型的预测结果之间必然存在差异，称为感知误差。感知误差被传回大脑，用于更新前馈模型，使其更加准确。随着重复的运动练习，感知误差逐渐减小，前馈模型变得更加可靠。

3.小脑在预测机制中的作用

小脑在动作预测机制的形成中发挥着至关重要的作用。小脑接收来自前庭系统、本体感觉系统和运动皮层的输入，参与前馈模型的预测和更新过程。小脑还通过向大脑皮层传递错误信号，帮助纠正运动错误。

4.基底神经节和前额叶皮层的参与

基底神经节和前额叶皮层也参与了动作预测机制的形成。基底神经节参与运动序列的规划和执行，而前额叶皮层负责工作记忆和认知控制，协助