Ρομποτικό σύστημα μιμείται με ακρίβεια το ανθρώπινο περπάτημα

Οι ερευνητές μπόρεσαν να αντιγράψουν την γεννήτρια του κεντρικού πρότυπου ρυθμού, ένα δίκτυο νευρικών κυττάρων στην οσφυϊκή περιοχή του νωτιαίου μυελού που παράγει τα ρυθμικά μυϊκά σήματα

Αμερικανοί επιστήμονες ανέπτυξαν τα πλέον βιολογικά-ακριβή ρομποτικά πόδια, μέχρι σήμερα, υποστηρίζοντας ότι η έρευνά τους θα συντελέσει στην κατανόηση του τρόπου που μαθαίνουν τα βρέφη να βασίζουν, καθώς και στην αντιμετώπιση των σπονδυλικών τραυματισμών.
Σύμφωνα με άρθρο που δημοσιεύεται στο επιστημονικό έντυπο Journal of Neural Engineering, επιστημονική ομάδα του Πανεπιστημίου της Αριζόνα δημιούργησε μια εκδοχή του συστήματος σηματοδότησης που παράγει τα ρυθμικά μυϊκά σήματα, τα οποία ελέγχουν το βάδισμα.
Οι ερευνητές μπόρεσαν να αντιγράψουν την γεννήτρια του κεντρικού πρότυπου ρυθμού (central pattern generator-CPG), ένα δίκτυο νευρικών κυττάρων στην οσφυϊκή περιοχή του νωτιαίου μυελού που παράγει τα ρυθμικά μυϊκά σήματα.
Η CPG παράγει και στην συνέχεια ελέγχει τα σήματα αυτά, συγκεντρώνοντας πληροφορίες από διάφορα σημεία του σώματος που εμπλέκονται στην βάδιση, ανταποκρινόμενη στο περιβάλλον.
Αυτή ακριβώς η διαδικασία επιτρέπει στον άνθρωπο να περπατά χωρίς να σκέφτεται εκ των προτέρων την διαδικασία της κίνησης.
Η απλοϊκότερη εκδοχή μιας CPG μπορεί να απαρτίζεται από μόνο δύο νευρώνες που πυροδοτούν την εκπομπή σημάτων εναλλακτικά, παράγοντας έναν ρυθμό, καθώς και από αισθητήρες που «παραδίδουν» τις πληροφορίες (όταν το πόδι εφάπτεται σε μια επιφάνεια) και πάλι πίσω στους δύο νευρώνες.
Οι ειδικοί του Πανεπιστημίου της Αριζόνα εικάζουν ότι τα βρέφη ξεκινούν με την απλοϊκή αυτή εκδοχή της CPG και με την πάροδο του χρόνου αναπτύσσουν ένα πιο περίπλοκο πρότυπο βάδισης.
Υποστηρίζουν μάλιστα ότι αυτό δίνει απάντηση και στο ερώτημα γιατί τα βρέφη που (στο πλαίσιο πειράματος) τοποθετήθηκαν πάνω σε έναν διάδρομο (γυμναστικής) μπόρεσαν να κάνουν μερικά βήματα, ενώ ακόμη δεν είχαν μάθει να περπατούν.
«Το ρομποτικό σύστημα αντιπροσωπεύει ένα πλήρες σωματικό ή νευρο-ρομποτικό μοντέλο του συστήματος, αποδεικνύοντας την χρησιμότητα της ρομποτικής επιστήμης στις νευροφυσιολογικές διαδικασίες πίσω από την βάδιση των ανθρώπων και των ζώων», εξηγούν οι ερευνητές.
Η Δρ Θερεσα Κλέιν που συμμετείχε στην έρευνα σημειώνει ότι «αυτό που είναι ενδιαφέρον είναι ότι καταφέραμε να δημιουργήσουμε έναν βηματισμό, χωρίς ισορροπία, που μιμείται την ανθρώπινη βάδιση με ένα απλό κέντρο ελέγχου των μηρών και μια ομάδα αντανακλαστικών αντιδράσεων που ελέγχουν τα κάτω άκρα. Το υποκείμενο αυτό δίκτυο μπορεί επίσης να σχηματίσει τον πυρήνα της γεννήτριας του κεντρικού πρότυπου ρυθμού και να αιτιολογήσει γιατί οι άνθρωποι με τραύματα στον νωτιαίο μυελό μπορούν να ανακτήσουν την ικανότητα βάδισης αν αυτός διεγερθεί κατάλληλα το διάστημα αμέσως μετά τον τραυματισμό».
Ο Ματ Θόρντον, αναλυτής βάδισης στο Βασιλικό Εθνικό Νοσοκομείο Ορθοπεδικής της Μ.Βρετανίας, χαρακτηρίζει ενδιαφέρουσα την έρευνα και προσθέτει ότι «τα προηγούμενα ρομποτικά μοντέλα έχουν μιμηθεί την ανθρώπινη κίνηση, αλλά το συγκεκριμένο προχωρά περισσότερο μιμούμενο τους υποκείμενους μηχανισμούς ελέγχου που καθοδηγούν την κινητικότητα του ανθρώπινου σώματος. Άρα λοιπόν, μπορεί να μας προσφέρει μια νέα προσέγγιση στην διερεύνηση και κατανόηση του συσχετισμού μεταξύ των προβλημάτων ελέγχου του κεντρικού νευρικού συστήματος και της παθολογίας της κίνησης».

Πηγή

Posted in: Τεχνολογία