神经系统/图片来源:Istock
神经系统是否有指令告诉它应该如何与身体连接，还是必须在早期发育时弄清楚?南加州大学(University of Southern California)和瑞典隆德大学(Lund University)研究人员的一项新模型表明，胎儿在子宫内自发的运动(包括踢腿)是让身体神经系统“连接起来”的关键步骤。研究人员的模型，发表在两篇论文中神经生理学杂志的研究表明，神经系统的复杂回路并不是由基因预先决定的，而是由身体运动加强的。
研究人员Henrik Jörntell教授，瑞典隆德大学博士后Jonas M.D. Enander和南加州大学生物医学工程教授Gerald E. Loeb试图理解神经系统的复杂结构，并着手回答这个问题:“胎儿如何以及为什么会出现强烈的自发肌肉收缩?”控制每块肌肉的数百个运动神经元在胎儿体内是同步的，以产生强烈的肌肉收缩，同时激活肌肉中的传感器。新的论文展示了这些相关的活动模式如何被用来连接脊髓回路，通过反射协调肌肉。然后，大脑可以利用这个回路来学习协调、优雅和有效的自主动作。
研究人员的新模型以j·马克·鲍德温(J. Mark Baldwin)早在1896年提出的关于进化的推测为基础，关注身体如何学习和适应。具有潜在有用的肌肉骨骼系统突变的新生动物必须存活下来，以繁殖和传播这种突变。如果动物的神经系统与旧的身体相连，那么它可能无法存活。新模型概述了脊髓中的神经回路如何从新身体的早期自发运动中学习力学。
为什么这很重要
这种新的发展模式对如何治疗神经肌肉疾病有影响，也可以为机器人设计更好的控制器提供一种简单的方法。
医疗条件
该研究团队目前正在研究大脑如何学会将自己连接到脊髓，他们认为这是“建立一个完整的神经系统所需的许多步骤中的另一个步骤，该系统能够进行智能行为，能够自动将‘自我’的概念与‘世界’的概念分开。”他们希望这将有助于阐明脑瘫等发育障碍，以及从脊髓损伤和中风中恢复的困难。
机器人
迄今为止，很难让机器人完成人类容易完成的运动任务。研究人员说，这是因为脊髓不仅仅是连接大脑和肌肉的电缆。它包含复杂的电路，可以产生从医学检查中发生的简单的膝跳反射，到大多数走路和其他更高级动作的协调模式。大脑学会了使用这些脊髓回路来产生我们认为理所当然的优雅而有效的行为。机器人通常很笨拙，因为它们缺少这样的电路。脊髓回路不能应用于机器人，因为机器人的力学与动物不同。研究人员表示，他们的新研究为任何机器人都提供了一种方法，可以概括人类发展的各个阶段，从而为其身体发展出相当于脊髓回路的系统。
发布于2022年6月28日
最后更新于2022年6月29日
