东北大学 蟋蟀的x光微计算机断层扫描成像
小和田恒和小沼仁 适应性解释了为什么昆虫传播如此广泛，为什么它们是地球上最丰富的动物群体
昆虫表现出弹性和灵活的运动，即使它们的身体结构发生剧烈变化，比如失去一条肢体
一个研究小组现在更了解昆虫的适应性运动以及支持它的机制
这些知识不仅揭示了关于昆虫生物学的有趣信息，也有助于设计更健壮、更有弹性的多足机器人，能够适应类似的物理损伤
昆虫的神经系统由大约105到106个神经元组成
理解这背后的过程需要研究人员考虑内在神经回路的作用，这些神经回路影响昆虫在不利环境下的适应，以及反映在它们的身体特征和与环境的物理相互作用中的感觉反馈机制
一个由东北大学工程研究生院机器人系的戴小和副教授和北海道大学电子科学研究所的小沼仁史副教授组成的研究小组同时记录了蟋蟀在截肢前后的腿部运动和肌肉活动
完整的蟋蟀行走(上图)和双腿截肢后行走(下图)
左侧面板显示了腿部运动的模式
右图显示了肌肉的激活模式
截肢后，小腿中部肌肉的激活从反相同步转变为同相同步
信用:戴小和和小沼仁志 他们的发现表明，蟋蟀的行走方式从四足/三足步态转变为去掉中间一条腿后的四足小跑
对中腿底部肌肉的肌电图分析表明，行走时，肌肉在相反的阶段是活跃的
当两条腿都被移除时，中间腿肌肉的激活时间同步，而激活时间显示蟋蟀与它们所有的腿反相同步
这些发现证明了两件事
首先，一个内在的对侧连接存在于中胸神经节内，它产生肌肉激活的同相同步
第二，来自腿钟状环的机械感受信息反馈覆盖了中心产生的模式，导致正常步态的反相腿运动
“我们的结果将为进一步理解昆虫运动中的腿协调机制铺平道路，”戴小和教授说
“这也可能有助于分散控制器的设计原则，使昆虫般的六足机器人能够灵活、自适应地行走
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