Проучването открива, че мозъкът търси най-добрия начин да движи тялото си

Изследвания, които изследват как тялото се адаптира към новите движения, хвърлят нова светлина върху начина, по който нервната система се учи и може да помогне за информирането на широк спектър от приложения, от персонализирана рехабилитация и атлетично обучение до системи за носене за здравеопазване. Изследването е публикувано тази седмица в списание Current Biology.

„Как мозъкът ни определя как най-добре да движим тялото си? Оказва се, че това може да бъде труден проблем за нервната система, като се има предвид, че имаме стотици мускули, които могат да бъдат координирани стотици пъти в секунда, с повече възможни модели на координация, от които да избирате, отколкото движения на шахматна дъска“, обяснява водещият автор на ученето. и SFU професор Макс Донелан, директор на SFU Locomotion Lab.

„Често изпитваме промени в телата и околната среда. Може би се наслаждавате на дълго бягане в събота сутрин – мускулите ви могат да се уморят с увеличаване на времето за бягане. Може би изберете да бягате на плажа на почивка – пясъкът може да бъде неравен и рохкав в сравнение с настилката на тротоара. Въпреки че може да регистрираме, че тези промени са настъпили, може да не оценим как тялото ни се адаптира към тези промени.

Екипът на Донелан от невролози, които изучават двигателното обучение, си сътрудничи с екип от машинни инженери от Станфордския университет, които проектират системи човек-робот. Заедно те проследиха характеристиките на ходене на участниците в проучването, носещи екзоскелети.

Резултати

Изследователите открили, че нервната система решава проблема с изучаването на нов модел на координация на движенията, като първо изследва и оценява много различни модели на координация. Това изследване беше измерено като общо увеличение на вариабилността, обхващаща нивата на цялото движение, ставите и мускулите.

С опит, нервната система адаптира специфични аспекти на движението и едновременно с това намалява променливостта в тези аспекти. Изследователите също така установиха, че тези адаптивни промени подобряват цялостното движение, намалявайки енергийните разходи за ходене с около 25%.

„Създадохме нови контексти, използвайки екзоскелети, които помагат при ходене, и след това проучихме как хората изследват нови движения и научават по-оптимални такива“, казва Сабрина Абрам, водещ автор на изследването и бивш аспирант в Locomotion Lab. Участниците изпитаха ходене в тази обстановка в продължение на шест дни, което изискваше приблизително 30 лабораторни часа всеки и изключително количество данни, събрани от съавторката Катрин Погензее.

Въпреки че изглежда, че нервната система се възползва от първото търсене сред много различни модели на координация, тя също се възползва от стесняването на това пространство за търсене с течение на времето, добавя Ейбрам. „Това е, защото продължаването на търсенето на модели на координация, които вече намаляват енергията, може от своя страна да увеличи енергията, както и да добави към вече трудния проблем за намиране на най-добрия начин за движение.

Приложения

Разбирането как мозъкът търси и определя най-добрия начин за движение на тялото е важно за бегач, който се ориентира в нов терен, както и за пациент, който се възстановява от нараняване на гръбначния стълб или инсулт.

Например, знанието кога тялото се е адаптирало към нов режим на тренировка може да помогне на треньорите да идентифицират кога един спортист трябва да премине към усвояване на нови умения. Може да бъде полезен и за проектиране на системи за носене, като екзоскелети и протези, като улеснява ученето и след това оценява оптималните реакции на хората към редица дизайни.

Донелан отбелязва: „Всички бихме искали да се движим по възможно най-добрия начин. За здравите хора изглежда, че при правилните обстоятелства мозъкът може да се погрижи за това. За тези, които се възстановяват от нараняване, бихме могли да научим как най-добре да рехабилитираме това нараняване чрез по-добро разбиране на това как нервната система се научава да се адаптира.

НАЛИЧНИ ЕКСПЕРТИ от SFU

MAX DONELAN, професор и директор, катедра по биомедицинска физиология и кинезиология, Университет Саймън Фрейзър, директор на Locomotion Lab, съдиректор на WearTech Labs

САБРИНА АБРАМ, постдокторант, катедра по психология, Калифорнийския университет, Бъркли

КОНТАКТИ

МЕЛИСА ШОУ, SFU комуникации и маркетинг

Университет Саймън Фрейзър

Комуникации и маркетинг | Справочник на медийните експерти на SFU

778.782.3210

ЗА УНИВЕРСИТЕТА САЙМЪН ФРЕЙЗЪР

Като ангажиран университет в Канада, SFU работи с общности, организации и партньори, за да създава, споделя и приема знания, които подобряват живота и движат реална промяна. Ние предоставяме образование от световна класа с ценност през целия живот, което формира промените, визионери и решаващи проблеми. Ние свързваме научните изследвания и иновациите с предприемачеството и индустрията, за да предоставим устойчиви и подходящи решения на днешните проблеми. С кампуси в трите най-големи града на Британска Колумбия – Ванкувър, Бърнаби и Съри – SFU има осем факултета, които предлагат 193 бакалавърски и 144 магистърски програми на повече от 37 000 студенти. В момента университетът има над 170 000 възпитаници, пребиваващи в над 145 страни.

Add Comment