Welcome to the Hatsopoulos Lab!

Our research focuses on the neural basis of motor control and learning. We are investigating what features of motor behavior are encoded and how this information is represented in the collective activity of neuronal ensembles in the motor cortex.

Research Summary

Our research focuses on the cortical basis of motor control and learning. We are investigating what features of motor behavior are encoded and how this information is represented in the collective activity of large neuronal ensembles in the motor, premotor, and somatosensory cortices. We are also interested in what way these representations change as motor learning occurs. Our approach has been to simultaneously record neural activity from large groups of neurons using multi-electrode arrays while performing detailed kinematic, kinetic, and muscle measurements of goal-directed, motor behaviors, and to develop mathematical models that relate neural activity with behavior. These mathematical models provide insights as to what aspects of motor behavior are being encoded in cortical neurons, but also can be used to decipher or “decode” neural activity in order to predict movement which has practical implications for brain-machine interface development. Ultimately, this research may lead to neural prosthetic technologies that will allow people with spinal cord injury, ALS, or amputation to use brain signals to voluntarily control a device so as to interact with the world.

Research Summary (Greek)

Η έρευνά μας επικεντρώνεται στη νευρική-φλοιική βάση του ελέγχου της κίνησης και της κινητικής μάθησης. Ερευνούμε ποια χαρακτηριστικά της κινητικής συμπεριφοράς είναι κωδικοποιημένα και πώς αυτές οι πληροφορίες αντιπροσωπεύονται στη συλλογική δραστηριότητα μεγάλων νευρωνικών συνόλων στον κινητικό, προκινητικό και σωματοαισθητικό φλοιό.

Ενδιαφερόμαστε επίσης για τον τρόπο με το οποίο μεταβάλλονται αυτές οι αναπαραστάσεις κατά τη διάρκεια της κινητικής μάθησης.

Η προσέγγισή μας αφορά αφενός στην ταυτόχρονη καταγραφή νευρικής δραστηριότητας από μεγάλες ομάδες νευρώνων χρησιμοποιώντας συστοιχίες πολλαπλών ηλεκτροδίων, και με παράλληλη εκτέλεση λεπτομερών κινηματικών, κινητικών και μυϊκών μετρήσεων στοχο κατευθυνόμενων κινητικών συμπεριφορών και αφετέρου στην ανάπτυξη μαθηματικών μοντέλων που συσχετίζουν τη νευρική δραστηριότητα με την κινητική συμπεριφορά.

Αυτά τα μαθηματικά μοντέλα παρέχουν γνώσεις σχετικά με το ποιες πτυχές της κινητικής συμπεριφοράς είναι κωδικοποιημένες στους φλοιικούς νευρώνες, μπορούν ωστόσο να χρησιμοποιηθούν και για την αποκρυπτογράφηση ή «αποκωδικοποίηση» νευρικής δραστηριότητας έτσι ώστε να μπορούμε να προβλέψουμε κίνηση -πράγμα το οποίο έχει πρακτικές συνέπειες όσον αφορά στην ανάπτυξη διεπαφής εγκεφάλου-μηχανής

Τέλος, αυτή η έρευνα μπορεί να οδηγήσει σε τεχνολογίες νευρικών προσθέτων που θα επιτρέψουν σε άτομα με τραυματισμενο νωτιαιο μυελό, ALS ή άλλο ακρωτηριασμό να μπορούν να χρησιμοποιούν εγκεφαλικά σήματα προκειμένου να ελέγχουν μια συσκευή και να αλληλεπιδρούν με τον κόσμο.