Nowy model pokazuje, jak obwody neuronowe uczą się kontrolować ciało na podstawie wczesnych spontanicznych ruchów

Czy system nerwowy ma instrukcje, jak komunikuje się z ciałem, czy też musi to rozgryźć na wczesnym etapie rozwoju? Nowy model opracowany przez naukowców z Uniwersytetu Południowej Kalifornii i Uniwersytetu w Lund w Szwecji sugeruje, że spontaniczne ruchy płodu w łonie matki (w tym kopnięcia) są kluczowym krokiem w usztywnieniu układu nerwowego organizmu. Model badaczy, opublikowany w dwóch artykułach naukowych w: Czasopismo Neurofizjologiiwskazuje, że złożone obwody układu nerwowego nie są z góry zdeterminowane przez geny, ale są wzmacniane przez ruchy ciała.

Badaczami byli Henrik Jürtel, profesor, Jonas MD Inander, staż podoktorski na Uniwersytecie w Lund w Szwecji oraz Gerald E. Loeb, profesor inżynierii biomedycznej na Uniwersytecie Południowej Kalifornii, próbuje zrozumieć złożoną strukturę układu nerwowego i postarał się odpowiedzieć na to pytanie: „Jak i dlaczego u płodu powstają silne, spontaniczne skurcze mięśni? ” Setki neuronów ruchowych, które kontrolują każdy mięsień płodu, są zsynchronizowane, tworząc silne skurcze mięśni, które również aktywują czujniki w mięśniach. Nowe artykuły pokazują, jak te wzajemnie powiązane wzorce aktywności można wykorzystać do połączenia obwodów rdzenia kręgowego, które koordynują mięśnie poprzez sprzężenie zwrotne. Mózg może następnie wykorzystać te obwody do uczenia się dobrze skoordynowanych, zwinnych i skutecznych ruchów dobrowolnych.

Nowy model naukowców, skupiający się na tym, jak ciało uczy się i adaptuje, opiera się na spekulacjach na temat ewolucji dokonanych przez J. I rozprzestrzenić ten boom. Jeśli układ nerwowy zwierzęcia jest spleciony ze starym ciałem, prawdopodobnie nie przetrwa. Nowy model pokazuje, w jaki sposób obwody nerwowe w rdzeniu kręgowym mogą uczyć się mechaniki nowego ciała z jego wczesnych spontanicznych ruchów.

dlaczego to ma znaczenie

Ten nowy paradygmat rozwoju ma wpływ na sposób leczenia zaburzeń nerwowo-mięśniowych, a także może zapewnić prosty sposób na zaprojektowanie lepszych kontroli dla robotów.

przypadki medyczne

Zespół badawczy pracuje obecnie nad tym, jak mózg uczy się łączyć się z rdzeniem kręgowym, co postrzegają jako „kolejny krok w wielu krokach wymaganych do zbudowania kompletnego układu nerwowego zdolnego do inteligentnych zachowań, które mogą automatycznie oddzielić pojęcie „ja”. 'z pojęcia 'świata’.” Mają nadzieję, że rzuci to światło na zaburzenia rozwojowe, takie jak porażenie mózgowe i trudności w powrocie do zdrowia po urazach i udarach rdzenia kręgowego.

Robotyka

Do tej pory trudno było sprawić, by roboty z łatwością wykonywały zadania ruchowe, które wykonują ludzie. Tak jest, twierdzą naukowcy, ponieważ rdzeń kręgowy to coś więcej niż tylko kabel łączący mózg z mięśniami. Zawiera złożone obwody, które generują wszystko, od prostego odruchu, który pojawia się podczas badania lekarskiego, po najbardziej skoordynowane wzorce chodzenia i inne bardziej zaawansowane ruchy. Mózg uczy się wykorzystywać te obwody kręgosłupa do generowania pełnych gracji i skutecznych zachowań, które uważamy za oczywiste. Roboty są często niezdarne, ponieważ nie mają takich obwodów. Obwody rdzenia kręgowego nie mogą być zastosowane w robocie, ponieważ mechanika robota różni się od mechaniki zwierząt. Naukowcy twierdzą, że ich nowe badania umożliwiają każdemu robotowi zrekapitulowanie etapów ewolucji człowieka w celu opracowania odpowiednika własnych obwodów szkieletowych.