Niemowlęta potrafią kopać z siłą ponad 10 kilogramów, co od wieków stanowi zagadkę dla naukowców. Teraz model pokazuje, że pomaga dziecku nauczyć się panować nad swoim ciałem.
„Złożone obwody układu nerwowego nie są z góry zdeterminowane przez geny, ale raczej są wzmacniane przez ruchy ciała” – napisali w notatce prasowej badacze z Uniwersytetu Południowej Karoliny (USK).
Odkrycie rzuca światło na wiele chorób, od skurczów i skurczów po stwardnienie rozsiane, urazy rdzenia kręgowego i choroby neuronów ruchowych. Setki neuronów kontrolujących każdy mięsień synchronizują się u płodu, tworząc silne skurcze, które aktywują „czujniki”.
„Te wzajemnie powiązane wzorce aktywności można wykorzystać do połączenia obwodów rdzenia kręgowego, które koordynują mięśnie poprzez odruchy” – twierdzi zespół kierowany przez profesora Henrika Jörntela z Uniwersytetu w Lund w Szwecji i Geralda Loeba z USC. „Mózg może następnie wykorzystać te obwody do nauczenia się dobrowolnych ruchów, które są dobrze skoordynowane, pełne gracji i wydajne”.
Pokazanie, jak organizm uczy się i adaptuje, opiera się na teorii ewolucji wysuniętej po raz pierwszy przez legendarnego amerykańskiego psychologa Jamesa Marka Baldwina w 1896 roku. Sugeruje ona, że nowonarodzone zwierzę z potencjalnie korzystną mutacją narządu ruchu powinno ją rozmnażać i rozpowszechniać. Jeśli układ nerwowy zwierzęcia będzie pielęgnowany starym ciałem, prawdopodobnie nie przeżyje.
„Nowy model pokazuje, w jaki sposób obwody nerwowe w rdzeniu kręgowym mogą uczyć się mechaniki nowego ciała na podstawie jego wczesnych, spontanicznych ruchów” – kontynuują naukowcy. „Ten nowy wzorzec rozwoju ma wpływ na sposoby leczenia zaburzeń nerwowo-mięśniowych i może również zapewnić prosty sposób projektowania lepszych kontrolerów robotów”.
Międzynarodowy zespół bada obecnie, w jaki sposób mózg uczy się łączyć z rdzeniem kręgowym. Dodają, że jest to „jeszcze jeden z wielu kroków niezbędnych do zbudowania kompletnego układu nerwowego zdolnego do inteligentnego zachowania, które automatycznie oddzieli koncepcję siebie od koncepcji świata”.
Autorzy badania mają nadzieję, że doprowadzi to również do lepszego zrozumienia problemów rozwojowych, takich jak porażenie mózgowe i trudności w powrocie do zdrowia po urazach rdzenia kręgowego i udarach.
Jak dotąd trudno było nakłonić roboty do wykonywania zadań motorycznych, które z łatwością wykonują ludzie. Rdzeń kręgowy to coś więcej niż kabel łączący mózg z mięśniami. Zawiera złożone sieci, które generują wszystko, od prostych odruchów zginania kolan po chodzenie i inne bardziej złożone ruchy.
„Mózg uczy się wykorzystywać te obwody kręgosłupa do generowania pełnych wdzięku i wydajnych zachowań, które uważamy za oczywiste” – wyjaśniają naukowcy. „Roboty są często niezdarne, ponieważ brakuje im takich obwodów. Obwodów rdzenia kręgowego nie można zastosować w robocie, ponieważ mechanika robota różni się od mechaniki zwierząt”.
Symulacje komputerowe umożliwiają każdemu robotowi odtworzenie etapów rozwoju człowieka, co prowadzi do powstania odpowiednika obwodów kręgosłupa.
Większość kobiet w ciąży zaczyna odczuwać ruchy dziecka między 16 a 24 tygodniem. Zakres ruchów obejmuje kopanie, kołysanie, kołysanie lub rolowanie, które mogą zmieniać się wraz z postępem ciąży.
Wyniki opublikowano w czasopiśmie Journal of Neurophysiology.
Źródło bgnes