在棒球比赛中，一次投球只需 400 毫秒即可到达盘子。典型的反应时间为 200 毫秒，挥杆时间约为 150 毫秒，击球手必须仅根据球飞行的前 10% 到 20% 来决定是否挥杆以及如何挥杆。在这一点上，球场的速度和轨迹仍然存在很多不确定性。然而，美国职业棒球大联盟的击球手仍然能够在大约 25% 的时间内击球——如果是泰德威廉姆斯或托尼格温处于巅峰状态，则为 40%。
击球手和其他运动员如何处理这些不确定的信息长期以来一直让科学家着迷。
“人类完全可以做到这一点是一项了不起的壮举，”哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院 (SEAS) 的研究生 Laith Alhussein 说。
这些壮举背后的机制是 Alhussein 和海洋科学与技术学院戈登麦凯生物工程教授莫里斯史密斯的新研究的中心。该研究最近发表在eLife杂志上。
该研究解决了一个长期存在的问题，即当最终目标存在不确定性时，大脑如何选择要执行的动作，为神经系统的运动规划提供了基本的见解。
“在现实世界中，我们经常与可能以不可预测的方式迅速变化的动态环境互动，因此了解我们驯服这种不确定性的机制对于理解大脑用来选择和计划我们的行动的机制至关重要实时，”史密斯说。
先前对不确定期间运动计划的研究表明，大脑并行地为所有潜在目标做准备，并平均运动计划以产生中间运动，随着额外信息的出现，该中间运动会得到改进。如果是这种情况，击球手的大脑会平均击球区域内所有可能的击球位置，并根据这个平均值产生挥杆，然后随着击球距离越来越近和挥杆展开而稍微调整它。
但这真的是大脑在做的事情吗?
Alhussein 说：“虽然中间运动被广泛观察到，但它们可以反映关于每个时间点单个最佳动作选择的神经决定，因为存在剩余的不确定性。”“在我们的研究中，我们使用一项新颖的实验系统地分离了这些可能性，并发现当面临不确定性时，人类会生成一个单一的运动计划来优化任务表现，而不是平均潜在的运动计划。”
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