ให้ความรู้เกี่ยวกับแมว

ด้วยการใช้การศึกษาเชิงทดลองและแบบจำลองทางคอมพิวเตอร์ผสมผสานกัน นักวิจัยแสดงให้เห็นว่าการตอบรับทางประสาทสัมผัสหรือสัญญาณประสาทจากเซ็นเซอร์พิเศษทั่วร่างกายของแมว ช่วยแจ้งเส้นประสาทไขสันหลังเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวที่กำลังดำเนินอยู่ และประสานแขนขาทั้งสี่เพื่อป้องกันไม่ให้แมวล้มลงเมื่อเจอพวกมัน อุปสรรค การวิจัยชี้ให้เห็นว่าด้วยสัญญาณประสาทสัมผัสที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวเหล่านี้ สัตว์สามารถเดินได้แม้ว่าการเชื่อมต่อระหว่างไขสันหลังและสมองจะแตกหักบางส่วน การทำความเข้าใจเกี่ยวกับกลไกของการควบคุมการทรงตัวประเภทนี้มีความเกี่ยวข้องอย่างยิ่งกับผู้สูงอายุที่มักมีปัญหาเรื่องการทรงตัวและอาจได้รับบาดเจ็บจากการหกล้ม ในที่สุด นักวิจัยหวังว่าสิ่งนี้จะนำมาซึ่งความเข้าใจใหม่เกี่ยวกับบทบาทของคำติชมทางโซมาโตสเซนเซอร์ในการควบคุมสมดุล นอกจากนี้ยังอาจนำไปสู่ความก้าวหน้าในการรักษาอาการบาดเจ็บที่ไขสันหลัง เนื่องจากการวิจัยชี้ให้เห็นว่าการกระตุ้นเซลล์ประสาทรับความรู้สึกสามารถปรับปรุงการทำงานของเครือข่ายประสาทไขสันหลังที่อยู่ด้านล่างของความเสียหายของไขสันหลัง "เราสนใจกลไกที่ทำให้สามารถกระตุ้นเครือข่ายที่บาดเจ็บในไขสันหลังได้อีกครั้ง" ศาสตราจารย์ Boris Prilutsky จาก School of Biological Sciences กล่าว "เรารู้จากการศึกษาก่อนหน้านี้ว่าการตอบรับความรู้สึกทางร่างกายจากการขยับขาช่วยกระตุ้นเครือข่ายกระดูกสันหลังที่ควบคุมการเคลื่อนไหว ทำให้เคลื่อนไหวได้อย่างมั่นคง" แมวประสานงาน แม้ว่าแบบจำลองของหนูที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมจะมีความโดดเด่นในการควบคุมประสาทของการวิจัยการเคลื่อนที่เมื่อไม่นานมานี้ แต่แบบจำลองของแมวก็มีข้อได้เปรียบที่สำคัญ เมื่อพวกมันเคลื่อนไหว หนูยังคงหมอบอยู่ หมายความว่าพวกมันมีโอกาสน้อยที่จะมีปัญหาเรื่องการทรงตัว แม้ว่าการตอบสนองทางประสาทสัมผัสจะล้มเหลวก็ตาม ในทางกลับกัน มนุษย์และ แมว ไม่สามารถรักษาสมดุลหรือแม้กระทั่งเคลื่อนไหวได้หากสูญเสียข้อมูลทางประสาทสัมผัสเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวของแขนขา สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าสปีชีส์ที่ใหญ่กว่า เช่น แมวและมนุษย์ อาจมีองค์กรที่แตกต่างกันของเครือข่ายประสาทไขสันหลังที่ควบคุมการเคลื่อนที่เมื่อเทียบกับสัตว์ฟันแทะ Georgia Tech ร่วมมือกับนักวิจัยจาก University of Sherbrooke ในแคนาดาและ Drexel University ในฟิลาเดลเฟียเพื่อทำความเข้าใจว่าสัญญาณจากเซลล์ประสาทสัมผัสประสานการเคลื่อนไหวของขาทั้งสี่อย่างไร ห้องทดลองของ Sherbrooke ฝึกแมวให้เดินบนลู่วิ่งด้วยความเร็วที่สอดคล้องกับการเดินของมนุษย์ จากนั้นใช้ขั้วไฟฟ้าเพื่อกระตุ้นประสาทสัมผัสของพวกมัน นักวิจัยมุ่งเน้นไปที่เส้นประสาทรับความรู้สึกที่ส่งความรู้สึกสัมผัสจากส่วนบนของเท้าไปยังไขสันหลัง การกระตุ้นเส้นประสาทนี้ด้วยไฟฟ้า นักวิจัยเลียนแบบการชนสิ่งกีดขวางและดูว่าแมวสะดุดอย่างไรและแก้ไขการเคลื่อนไหวเพื่อตอบสนอง การกระตุ้นถูกนำมาใช้ในสี่ช่วงของวงจรการเดิน: ท่ากลาง ท่าเปลี่ยนจากท่าไปแกว่ง กลางแกว่ง และเปลี่ยนจากท่าแกว่งเป็นท่า จากนี้ พวกเขาได้เรียนรู้ว่าช่วงกลางวงสวิงและการเปลี่ยนจากท่าทางสู่วงสวิงเป็นช่วงเวลาที่สำคัญที่สุด เนื่องจากการกระตุ้นจะเพิ่มกิจกรรมในกล้ามเนื้อที่งอข้อเข่าและข้อสะโพก การงอข้อและความสูงของปลายเท้า ความยาวก้าว และระยะเวลาก้าวของ แขนขาที่ถูกกระตุ้น “เพื่อรักษาสมดุล สัตว์ต้องประสานการเคลื่อนไหวของแขนขาอีกสามข้าง มิฉะนั้นมันจะตกลงมา” พริลุตสกีกล่าว "เราพบว่าการกระตุ้นเส้นประสาทนี้ในช่วงการสวิงจะเพิ่มระยะเวลาของระยะการยืนของแขนขาอีกข้าง และช่วยเพิ่มความมั่นคง" เมื่อแมวสะดุดระหว่างระยะการแกว่ง ความรู้สึกจะกระตุ้นการตอบสนองของกระดูกสันหลัง เพื่อให้แน่ใจว่าแขนขาอีกสามข้างอยู่บนพื้นและทำให้แมวตั้งตรงและสมดุล ในขณะที่แขนขาแกว่งข้ามสิ่งกีดขวาง แมวคำนวณ ด้วยการทดลองในห้องปฏิบัติการของแคนาดาเหล่านี้ นักวิจัยจาก Georgia Tech และ Drexel University กำลังใช้การสังเกตเพื่อพัฒนาแบบจำลองการคำนวณของระบบควบคุมระบบประสาทกล้ามเนื้อและกระดูกและไขสันหลังของแมว ข้อมูลที่รวบรวมจะใช้ในการคำนวณสัญญาณทางร่างกายที่เกี่ยวข้องกับความยาว ความเร็ว และแรงที่ผลิตจากกล้ามเนื้อ รวมถึงแรงกดบนผิวหนังของแขนขาทั้งหมด ข้อมูลนี้สร้างความรู้สึกเคลื่อนไหวในไขสันหลังของสัตว์และก่อให้เกิดการประสานงานระหว่างขาโดยเครือข่ายประสาทไขสันหลัง "เพื่อช่วยรักษาโรคใด ๆ เราจำเป็นต้องเข้าใจว่าระบบที่ไม่บุบสลายทำงานอย่างไร" พริลุตสกีกล่าว "นั่นเป็นเหตุผลหนึ่งที่ทำให้การศึกษานี้เกิดขึ้น เพื่อให้เราเข้าใจได้ว่าเครือข่ายกระดูกสันหลังประสานงานการเคลื่อนไหวของแขนขาและพัฒนารูปแบบการคำนวณที่เหมือนจริงของการควบคุมการเคลื่อนที่ของกระดูกสันหลัง ซึ่งจะช่วยให้เราทราบได้ดีขึ้นว่าไขสันหลังควบคุมการเคลื่อนที่อย่างไร"