研究发现,大脑寻找最好的方式来移动身体

研究了人体如何适应新的运动神经系统如何学习有了进一步的了解,并可能帮助通知广泛应用,从定制医疗康复和运动训练可穿戴系统。这项研究发表在本周出版的《华尔街日报》当代生物学。

“我们的大脑如何找出如何最好的移动我们的身体?事实证明,这是一个具有挑战性的神经系统的问题,考虑到我们有成百上千的肌肉,可以协调数百次可能的协调模式可供选择pro2000成分占比移动棋盘上,“说,研究高级作者和西蒙弗雷泽大学(学院)教授马克斯•Donelan学院运动实验室主任。

“我们经常经历改变我们的身体和我们的环境。也许你喜欢一个长期周六morning-your肌肉疲劳的长度可能增加。也许你选择运行在海滩上度假沙滩上可能不均匀,松散的路面相比,在人行道上。当我们注册,这些变化可能会发生,我们可能没有意识到我们的身体适应这些变化。”

这种神经科学家研究团队运动学习与斯坦福大学的团队合作机械工程师设计人机系统。在一起,他们跟踪研究参与者的行走特性外骨骼。

发现

研究人员发现,神经系统解决问题的学习新的运动协调模式首先探索和评估不同的协调模式。这种探索是衡量一般增加变异性横跨整个运动的水平,关节和肌肉。

与经验,神经系统适应特定方面的运动,同时减少可变性以及这些方面。研究人员还发现,这些适应性变化改善运动总的来说,减少步行约25%的能源成本。

“我们创造了新的上下文使用外骨骼,协助散步,然后研究人们如何探索新的运动和学习更优化的,”塞布丽娜亚伯兰说,这项研究的主要作者、前运动实验室研究生。参与者经历走在六天在这种情况下,导致约30小时的实验时间为每一个非凡的凯瑟琳Poggensee合著者收集的数据量。

在神经系统似乎受益的第一搜索在许多不同的协调模式,这也得益于减少搜索空间随着时间的推移,亚伯兰补充道。“这是因为继续搜索中协调模式已经减少能源可以反过来增加能量,以及添加到已经具有挑战性的问题,找出最好的方式。”

应用程序

理解大脑如何搜索,找出如何最好的跑步者的身体是非常重要的新地形导航,以及病人康复脊髓损伤或中风。

例如,知道当身体已经适应了新的训练可以帮助教练确定此时一个运动员应该过渡到学习新技能。这也可以用于设计可穿戴系统(外骨骼和prosthetics-by促进学习,然后评估人们的最优应对一系列的设计。

“我们都想在可能的最佳方法。对于健康的人来说,似乎有了正确的情况下,大脑可以照顾。对于那些从伤病中恢复过来,我们可能会了解如何最好地恢复从更好的理解如何受伤神经系统学会适应,”Donelan说。