<p>貓總是用腳著地，但是什么讓它們?nèi)绱嗣艚菽?它們獨(dú)特的平衡感與人類的共同之處比表面上看起來的要多。佐治亞理工學(xué)院的研究人員正在研究貓的運(yùn)動(dòng)，以更好地了解脊髓是如何工作的，以幫助脊髓部分損傷的人類行走和保持平衡。</p> <p>&nbsp;</p> <p>通過混合實(shí)驗(yàn)研究和計(jì)算模型，研究人員表明，體感反饋，或來自貓全身專門傳感器的神經(jīng)信號(hào)，有助于將正在進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)通知脊髓，并協(xié)調(diào)四肢，以防止貓?jiān)谟龅秸系K時(shí)摔倒。研究表明，有了這些與運(yùn)動(dòng)相關(guān)的感覺信號(hào)，即使脊髓和大腦之間的連接部分?jǐn)嗔?，?dòng)物也能行走。</p> <p>&nbsp;</p> <p>了解這種類型的平衡控制機(jī)制對(duì)于經(jīng)常有平衡問題并可能在摔倒中受傷的老年人特別重要。最終，研究人員希望這能給體感反饋在平衡控制中的作用帶來新的理解。它還可能導(dǎo)致脊髓損傷治療的進(jìn)展，因?yàn)檠芯勘砻?，體感神經(jīng)元的激活可以改善脊髓損傷部位以下的脊髓神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能。</p> <p>&nbsp;</p> <p>生物科學(xué)學(xué)院教授Boris Prilutsky說:&ldquo;我們一直對(duì)重新激活脊髓受損網(wǎng)絡(luò)的機(jī)制很感興趣。&rdquo;&ldquo;我們從之前的研究中了解到，來自移動(dòng)腿部的體感反饋有助于激活控制運(yùn)動(dòng)的脊髓網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>研究人員在《eNeuro》雜志上發(fā)表了他們的發(fā)現(xiàn)，題為&ldquo;來自后肢皮膚傳入的感覺擾動(dòng)在完整貓的運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生所有四肢的協(xié)調(diào)功能反應(yīng)&rdquo;。</p> <p>&nbsp;</p> <p><span class="h1"><strong>協(xié)調(diào)的貓</strong></span></p> <p>&nbsp;</p> <p>雖然轉(zhuǎn)基因小鼠模型最近在運(yùn)動(dòng)神經(jīng)控制研究中占據(jù)主導(dǎo)地位，但貓模型提供了一個(gè)重要的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)它們移動(dòng)時(shí)，老鼠保持蹲伏狀態(tài)，這意味著即使體感反饋失敗，它們也不太可能出現(xiàn)平衡問題。另一方面，人類和貓如果失去了肢體運(yùn)動(dòng)的感覺信息，就無法保持平衡，甚至無法移動(dòng)。這表明，較大的物種，如貓和人類，與嚙齒動(dòng)物相比，控制運(yùn)動(dòng)的脊髓神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組織可能不同。</p> <p>&nbsp;</p> <p>佐治亞理工學(xué)院與加拿大舍布魯克大學(xué)和費(fèi)城德雷克塞爾大學(xué)的研究人員合作，以更好地了解感覺神經(jīng)元的信號(hào)如何協(xié)調(diào)四條腿的運(yùn)動(dòng)。舍布魯克實(shí)驗(yàn)室訓(xùn)練貓以與人類步態(tài)一致的速度在跑步機(jī)上行走，然后用電極刺激它們的感覺神經(jīng)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>研究人員重點(diǎn)研究了將觸覺從足頂傳遞到脊髓的感覺神經(jīng)。通過電刺激這條神經(jīng)，研究人員模擬撞到障礙物，觀察貓是如何絆倒并糾正動(dòng)作的。在行走周期的四個(gè)階段進(jìn)行刺激:中間站姿、站姿到擺姿的過渡、中間擺姿和擺姿到擺姿的過渡。從中，他們了解到秋千的中期和姿勢(shì)到秋千的過渡是最重要的時(shí)期，因?yàn)榇碳ぴ黾恿藦澢リP(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)的肌肉活動(dòng)，關(guān)節(jié)屈曲和腳趾高度，步長(zhǎng)，以及受刺激肢體的步長(zhǎng)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>普里盧茨基說:&ldquo;為了保持平衡，動(dòng)物必須協(xié)調(diào)其他三條四肢的運(yùn)動(dòng)，否則它就會(huì)摔倒。&rdquo;&ldquo;我們發(fā)現(xiàn)，在擺動(dòng)階段刺激這條神經(jīng)會(huì)增加其他四肢站立階段的持續(xù)時(shí)間，并提高穩(wěn)定性。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>實(shí)際上，當(dāng)貓?jiān)趽u擺階段跌倒時(shí)，這種感覺會(huì)觸發(fā)脊椎反射，確保其他三條肢體保持在地面上，使貓保持直立和平衡，而搖擺的肢體則跨越障礙。</p> <p>&nbsp;</p> <p><span class="h1"><strong>計(jì)算貓</strong></span></p> <p>&nbsp;</p> <p>通過這些加拿大實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，佐治亞理工學(xué)院和德雷克塞爾大學(xué)的研究人員正在利用觀察結(jié)果開發(fā)貓的肌肉骨骼和脊髓神經(jīng)控制系統(tǒng)的計(jì)算模型。收集到的數(shù)據(jù)用于計(jì)算與長(zhǎng)度、速度和肌肉產(chǎn)生的力有關(guān)的體感信號(hào)，以及對(duì)所有四肢皮膚的壓力。這些信息在動(dòng)物的脊髓中形成運(yùn)動(dòng)感覺，并有助于脊髓神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的肢間協(xié)調(diào)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;為了幫助治療任何疾病，我們需要了解完整的系統(tǒng)是如何工作的。&rdquo;Prilutsky說。&ldquo;這是進(jìn)行這項(xiàng)研究的原因之一，這樣我們就可以了解脊髓網(wǎng)絡(luò)如何協(xié)調(diào)肢體運(yùn)動(dòng)，并開發(fā)一個(gè)現(xiàn)實(shí)的脊髓控制運(yùn)動(dòng)的計(jì)算模型。這將幫助我們更好地了解脊髓如何控制運(yùn)動(dòng)。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>引用本文:Merlet AN, J&eacute;hannin P, Mari S, Lecomte CG, Audet J, Harnie J, Rybak IA, Prilutsky BI, Frigon A(2022)完整貓運(yùn)動(dòng)時(shí)來自后肢皮膚傳入的感覺擾動(dòng)產(chǎn)生所有四肢的協(xié)調(diào)功能反應(yīng)。eNeuro 9: 0178-22。</p> <p>&nbsp;</p> <p>DOI: 10.1523 / eneuro.0178 - 22.2022</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學(xué)態(tài)度觀點(diǎn)。</p> </blockquote>