Новият модел очертава как невронните вериги се научават да контролират тялото от ранни, спонтанни движения

Нервната система идва ли с инструкции как трябва да се свърже с тялото или трябва да разбере това по време на ранното развитие? Нов модел от изследователи от Университета на Южна Калифорния и Университета в Лунд в Швеция предполага, че спонтанните движения, направени от плода в утробата (включително тези ритници) са ключова стъпка за „свързване“ на нервната система на тялото. Моделът на изследователите, публикуван в двойка статии в Списание по неврофизиологияпредполага, че сложните вериги на нервната система не са предварително определени от гени, а по-скоро са подсилени от движенията на тялото.

Изследователите Хенрик Йорнтел, професор, и Йонас MD Енандер, пост-докторант в университета в Лунд, Швеция, и Джералд Е. Льоб, професор по биомедицинско инженерство в Университета на Южна Калифорния, се опитваха да разберат сложната структура на нервната система – -и се зае да отговори на този въпрос: “Как и защо възникват силни, спонтанни мускулни контракции в плода?” Стотиците моторни неврони, които контролират всеки мускул, са синхронизирани в плода, за да създадат силни мускулни контракции, които също активират сензорите в мускулите. Новите документи показват как тези корелирани модели на активност могат да се използват за свързване на веригата на гръбначния мозък, която координира мускулите чрез рефлекси. След това мозъкът може да използва тази схема, за да научи доброволни движения, които са добре координирани, грациозни и ефективни.

Новият модел на изследователите, със своя фокус върху това как тялото се учи и адаптира, се основава на спекулации за еволюцията, които Дж. Марк Болдуин изложи още през 1896 г. Новородено животно с потенциално полезна мутация на мускулно-скелетната система трябва да оцелее, за да се размножи и разпространява тази мутация. Ако нервната система на животното беше закрепена за старото тяло, то вероятно нямаше да оцелее. Новият модел очертава как невронните вериги в гръбначния мозък могат да научат механиката на новото тяло от неговите ранни, спонтанни движения.

Защо има значение

Този нов модел на развитие има последици за това как да се лекуват нервно-мускулни разстройства и може също така да осигури прост начин за проектиране на по-добри контролери за роботи.

Медицинско състояние

Изследователският екип сега работи върху това как мозъкът се научава да се свързва с гръбначния мозък, който те смятат за „още една от многото стъпки, необходими за изграждането на цялостна нервна система, способна на интелигентно поведение, която може автоматично да раздели понятието“ себе си „от понятието „свят“.“ Те се надяват, че това ще хвърли светлина върху нарушения в развитието като церебрална парализа и трудностите при възстановяване от наранявания на гръбначния мозък и инсулти.

роботика

Към днешна дата е било трудно да се накарат роботите да изпълняват задачи за движение, които хората вършат лесно. Това, казват изследователите, е, защото гръбначният мозък е нещо повече от просто кабел, свързващ мозъка с мускулите. Той съдържа сложна схема, която генерира всичко – от обикновения рефлекс на коляно, който се случва по време на медицински преглед, до повечето координационни модели за ходене и други по-напреднали движения. Мозъкът се научава да използва тези гръбначни вериги, за да генерира грациозно и ефективно поведение, което приемаме за даденост. Роботите често са непохватни, защото им липсват такива вериги. Веригите на гръбначния мозък не могат да бъдат приложени към робот, тъй като механиката на робота е различна от тази на животните. Изследователите казват, че новите им изследвания предоставят начин на всеки робот да рекапитулира етапите на човешкото развитие, за да развие еквивалента на гръбначните вериги за тялото си.

.