科学家使用了科幻概念的变体来探索一个核心的脑体问题

发布时间:2020-03-25    来源:生物邦    浏览量:0

像玛丽·雪莱(Mary Shelly)的《科学怪人》(Frankenstein)这样的虚构作品都探索了将大脑从一个人身上换出来并将其转移到一个完全不同的身体中的想法。但是,现在,一个由生物学家和工程师组成的团队通过计算机模拟使用了科幻概念的一种变体来探索一个核心的脑体问题。

两个肢体和肌肉截然不同的人如何才能很好地完成相同的精细运动任务,例如打棒球或发短信?是大脑和神经系统与身体其余部分之间的独特调节,控制着这些复杂的运动,还是我们的感官反馈负责?

在eLife期刊上进行的一项新研究中,研究人员通过计算机建模了弱电鱼玻璃刀鱼(Eigenmannia virescens)的各种大脑和身体,以成功模拟“鱼脑移植”并进行研究。

该团队的模拟涉及交换鱼类信息处理和运动系统的模型,结果表明,在突然跳入坦克友的不同身体后,“法兰克鱼”通过严重依赖迅速弥补了脑与身体的不匹配。感官反馈,以恢复控制游泳运动所需的精细运动的能力。

研究人员说,这些发现提供了新的证据,表明动物可以依靠感官上的反馈来帮助大脑,身体和外界环境之间的相互作用来引导运动,而不是依赖于大脑回路对大脑力学的精确调整。身体的肌肉和骨骼。研究小组还说,这些发现进一步证明了采用强大的感官反馈控制系统的高级机器人的未来设计的必要性。这样的系统可能会更好地适应其环境中的意外事件。

“这项研究表明,感觉反馈在我们所做的每一件事中都发挥着深远的作用。”由美国国家科学基金会资助的新泽西理工学院生物科学系教授,该研究的作者埃里克·佛瑞特(Eric Fortune)说。“人们一直试图弄清楚动物运动是如何永远起作用的。事实证明,交换这些鱼类的大脑是解决这个基本问题和更好地了解我们如何控制身体的好方法。”

约翰·霍普金斯大学(JHU)系教授Noah Cowan说:“科学怪人的实验证明了控制理论中的一个共同点,那就是感觉如何在封闭的反馈回路中转换为行动的许多细节都无关紧要。”机械工程学士,《财富》的合著者和长期合作者。“尽管没有任何随机的大脑会起作用,但大脑在控制身体方面拥有很大的自由度。”

在这项研究中,研究小组着手专门研究鱼类的行为表现,如果它们通过实验改变了鱼类之间的联系,即控制器或用于处理信息以产生运动指令的感觉系统和神经回路之间的联系,以及如何种植鱼类,行为表现可能会如何变化。与环境相互作用以产生运动的肌肉骨骼组件。


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