Растяжение и давление, ключи к замечательным локомотивным способностям угрей, информируйте разработку нового робота

Повреждение спинного мозга у большинства позвоночных, вероятно, ингибирует локомоцию и вызывает паралич, а не в угрях. Они не только обладают способностью перемещаться по воде, и удивительно, по всей земле, когда не повреждены, но также могут продолжать плавать, даже если их спинной мозг разорван.

А нейронные механизмы За этими невероятными способностями уже давно оставались загадки. Раскрытие больше о механизмах управления, лежащих в основе локомоции, может радикально улучшить разработку роботов, чтобы лучше позволить им ориентироваться в различных и сложных условиях.

Международная группа исследователей сделала именно это, интегрируя два типа сенсорных обратная связь в модель нейронной схемы для удлиненной рыбы, похожей на углу, и тестирования ее с помощью компьютерного моделирования и экспериментов с реальным роботПолем Их выводы показали, что угри полагаются на сигналы от их тел – например, ощущение растяжения и давления на кожу – чтобы приспособиться к разным средам. Эти сигналы вместе со встроенным ритмом нервной системы могут быть достаточно, чтобы сохранить координацию движения даже после серьезного спинной мозг рана.

Подробности результатов опубликовано в Труды Национальной академии наукПолем

«Наши результаты помогут разработать очень адаптивные роботы, способные навигации на сложные и непредсказуемые среды», – пояснил Котаро Ясуи, доцент профессора пограничного исследовательского института Университета Тохоку (Фрис) и ведущего автора исследования.

Ясуи и его коллеги сначала отправились на поиски принципа управления движением Eels. Сначала они разработали математическую модель нейронной схемы, которая интегрирует две сенсорные обратной связи: растяжение и давление. Модель предполагала, что каждый сегмент тела имеет свою собственную нейронную схему, как генератор центрального рисунка, который дает ритмы движения, регулируемые этими сенсорными сигналами.

Они проверили свою модель с компьютерное симуляции и роботизированные эксперименты, где модель быстро произвела стабильное плавание благодаря сенсорной обратной связи. Эта же нейронная трасса также позволила роботу ползти на суше и перемещаться по препятствиям, причем растягиваемая обратная связь была жизненно важной для толкания препятствий, чтобы вызвать направление вперед.

Чтобы изучить, как угри поддерживают движение после повреждения спинного мозга, группа провела эксперименты по переходу спинного мозга с реальными угрями и соответствующими экспериментами по моделированию и роботам с использованием нейронной схемы модель С обратной связью растяжения и давления. Эксперименты по моделированию и роботам показали, что комбинация мультисенсорной обратной связи и собственной внутренней способности, генерирующей ритм, позволяет организму синхронизировать свои движения по месту травмы, даже без ввода от мозга.

Исследование имело дополнительное преимущество в продвижении нашего эволюционного понимания передвижения.

«Открытие того, что плавательная нейронная трасса также поддерживает движение на земле, предполагает, что позвоночные, возможно, не потребовались совершенно новой нейронной трассы, когда они переходили на землю; скорее, гибкие цепи плавания были перепрофилированы, что сократило необходимость в сложном контроле сверху вниз, в то время как в эфирном исследовании по различным средам»,-объяснил Акио Ишигро, профессорский институт, профил-институт, профил-институт, профил-институт, профил-институт, иунициал. бумаги.