Животные поддерживают устойчивость, отслеживая положение тела и корректируя ошибки на каждом шагу
Ученые из MIT установили, что животные с разным строением тела, вероятно, используют общую стратегию для поддержания баланса при ходьбе.
Исследователи Нидхи Ситапати и Антуан Де Комите обнаружили, что люди, мыши и плодовые мушки используют процесс коррекции ошибок для управления постановкой ног и поддержания устойчивости во время ходьбы.
Результаты, опубликованные в Proceedings of the National Academy of Sciences, могут помочь в изучении того, как мозг обеспечивает устойчивость при движении.
Корректирующие действия
Мозг интегрирует информацию (вестибулярную, проприоцептивную и зрительную), чтобы оценить состояние тела и определить, грозит ли падение. Затем принимаются корректирующие действия.
Анализ данных о движении мышей, плодовых мух и людей в естественных условиях показал, что ошибки и небольшие нарушения баланса, возникающие при ходьбе, предсказывают, куда животные поставят ноги на последующих шагах. Это справедливо для существ с двумя, четырьмя или шестью ногами.
От шага к шагу
Отслеживая положение тел животных и постановку их ног шаг за шагом, ученые определили меру ошибки, которая влияет на каждый следующий шаг. Ошибка — это отклонение фактического состояния тела от ожидаемого для данной скорости движения.
Было удивительно обнаружить сходство у трех таких разных видов. Методы анализа позволяют изучать постановку ног и устойчивость при ходьбе у любого вида с конечностями.
Данные свидетельствуют, что у всех изученных видов постановка ног управляется двумя факторами:
- Процессом коррекции ошибок.
- Скоростью передвижения.
С увеличением скорости шаги удлиняются, а время контакта ноги с землей сокращается. Ширина шага же в основном меняется для компенсации ошибок в состоянии тела.
Это фундаментальное понимание процесса коррекции ошибок может дать представление о том, почему он нарушается у пожилых людей или пациентов с сенсомоторными расстройствами, и помочь в разработке стратегий для снижения риска падений.