Американские ученые создали робота, биологически точно воспроизводящего походку человека, сообщает BBC. Его движения контролирует простейшая модель нейронной сети, контролирующая «мышцы» при ходьбе. Результаты работы Терезы Клейн (Theresa Klein) и Энтони Льюиса (Anthony Lewis) опубликованы в Journal of Neural Engineering.
В спинном мозге млекопитающих расположена нейронная сеть, позволяющая ходить в «автоматическом» режиме, не думая о том, как сделать шаг, — так называемый центральный генератор упорядоченной активности (central pattern generator, CPG). CPG отвечает за чередование периодов возбуждения и торможения различных мотонейронов. При помощи обратной связи, поступающей в мозг от двигательного аппарата, корректировка движения может производиться по ходу его осуществления.
Простейшей моделью CPG служит сеть, состоящая всего из двух нейронов, которые не могут вырабатывать ритмические сигналы поодиночке, а действуют только в паре. На основе этой двухнейронной модели Клейн и Льюис создали роботизированные ноги, биологически наиболее точно воспроизводящие походку человека. CPG подает сигналы «мышцам» робота, которые состоят из моторов Robotis RX-28 и ремней. Встроенные в конечности сенсоры играют роль системы обратной связи.
«Эта нейронная сеть является основным элементом CPG и помогает объяснить, как у людей с поврежденным спинным мозгом после определенных видов стимуляции восстанавливается утраченная возможность ходить», — отметила Клейн.
Кроме того, при помощи этой модели ученые постарались объяснить, как дети обучаются ходьбе. По их мнению, дети сначала используют простейшую нейронную сеть, подобную той, что встроена в их робота, и уже затем «обучают» эту сеть более сложным движениям. Этим же можно объяснить, что дети, не научившиеся ходить самостоятельно, могут выполнять простые движения на беговой дорожке.
news.gradusnik.ru
Ключевые слова: