Vaikščiojimas yra veikla, kuri dažnai laikoma savaime suprantama. Dauguma žmonių paprastai mano, kad gali atlikti kelias užduotis „vaikščiodami ir kramtydami gumą“ vienu metu, beveik neapmokestindami savo protinių pastangų. Iš tiesų, kiekviena koja gali ritmiškai judėti nepriklausomai nuo kitos, valdoma savo nugaros smegenų pusės.
Tačiau žmogaus smegenų gebėjimas koordinuoti eiseną taip, kad vaikščiojančiojo kojos būtų puse žingsnio iš fazės viena su kita, vadinamas „antifaziniu ryšiu“, nėra toks trivialus, kai atsiranda kliūtis ar asimetrija, pvz., kreivė. kelyje. Geresnis supratimas apie tai, kaip palaikomas normalus vaikščiojimo ritmas, gali padėti pagerinti pacientų, patyrusių smegenų traumą ar kitas neurologines problemas, reabilitacijos metodus.
Tyrime, paskelbtame m Ryšių biologijaOsakos universiteto mokslininkai užfiksavo sveikų pacientų, vaikščiojančių ant bėgimo takelio, kinematinių duomenų, kuriuos kartais sutrikdydavo staigus greičio pokytis. Dėl to trumpam nutrūko antifazinis ryšys, tačiau jis greitai buvo atkurtas, kai tiriamieji perorientavo savo vaikščiojimo judesius. Šio eksperimento duomenys buvo analizuojami naudojant matematinį dviejų sujungtų generatorių modelį, panašų į dvi švytuokles, sujungtas spyruokle, kartu su Bajeso išvados metodu.
Šis metodas leido tyrėjams apskaičiuoti labiausiai tikėtiną funkciją, kuri parodo, kaip smegenys taikė savo valdymą, kad koordinuotų kojų judesius. Siekiant dar labiau supaprastinti problemą, buvo pritaikyta fazių mažinimo teorija, kuri daro prielaidą, kad sutrikusi sistema grįžta prie reguliaraus periodinio sprendimo, vadinamo ribiniu ciklu.
„Naudodami Bajeso išvadas, galėjome daryti išvadą apie kojų koordinavimo kontrolę kiekybiniu būdu“, – sako tyrimo vadovas Takahiro Arai.
Keista, tačiau mokslininkai nustatė, kad santykinė fazė smegenys aktyviai nekontroliuojama tol, kol nukrypimas nuo teisingos antifazės orientacijos neviršija tam tikros ribos. Tai reiškia, kad smegenys aktyviai nesikiša, kad koordinuotų santykinę kojų padėtį, kol jos tam tikru mastu nepatenka. Tyrėjai teigia, kad nereikalaujant nuolatinio valdymo, pagerėja energijos vartojimo efektyvumas ir manevringumas.
„Remiantis mūsų modeliu, matome, kad smegenys nėra nei per daug kontroliuojančios, o tai apribotų mūsų gebėjimą įveikti kliūtis ir taip pat sunaudotų daug smegenų jėgų, nei pernelyg laisvos, dėl ko gali nukristi, kai kojos tampa per daug nekoordinuotos. sako vyresnioji autorė Shinya Aoi.
Šis tyrimas gali būti svarbus siekiant pagerinti pagyvenusių žmonių arba asmenų, patyrusių neurologinį insulto ar Parkinsono ligos poveikį, vaikščiojimą. Tai taip pat gali paskatinti kurti fizines priemones, kurios padeda žmonėms vaikščioti natūraliau.