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猫总是用脚着地,但是是什么让它们如此敏捷呢?他们独特的平衡感与人类的共同点比看起来更多。佐治亚理工学院的研究人员正在研究猫的运动,以更好地了解脊髓如何帮助患有部分脊髓损伤的人行走和保持平衡。
研究人员结合实验研究和计算模型表明,体感反馈或来自整个猫全身的专门传感器的神经信号有助于告知脊髓正在进行的运动并协调四肢以防止猫在遇到时跌倒障碍。研究表明,有了这些与运动相关的感觉信号,即使脊髓和大脑之间的连接部分断裂,动物也可以行走。
了解这种类型的平衡控制机制对于经常有平衡问题并且可能在跌倒时受伤的老年人尤其重要。最终,研究人员希望这能为体感反馈在平衡控制中的作用带来新的认识。它还可能导致脊髓损伤治疗取得进展,因为研究表明体感神经元的激活可以改善脊髓损伤部位以下的脊髓神经网络功能。
“我们一直对能够重新激活脊髓中受损网络的机制感兴趣,”生物科学学院教授 Boris Prilutsky 说。“我们从之前的研究中知道,移动腿的体感反馈有助于激活控制运动的脊柱网络,从而实现稳定的运动。”
研究人员在eNeuro杂志上发表了他们的研究结果,“后肢皮肤传入的感觉扰动在完整猫的运动过程中在所有四肢中产生协调的功能反应” 。
协调的猫
尽管转基因小鼠模型最近在运动研究的神经控制中占据主导地位,但猫模型提供了一个重要的优势。当它们移动时,老鼠会保持蹲伏状态,这意味着即使体感反馈失败,它们也不太可能出现平衡问题。另一方面,如果人类和猫失去了关于肢体运动的感官信息,就无法保持平衡甚至无法移动。这表明,与啮齿动物相比,较大的物种(如猫和人类)可能具有不同的脊髓神经网络组织来控制运动。