The roles of ascending sensory signals and top-down central control in the entrainment of a locomotor CPG
The roles of ascending sensory signals and top-down central control in the entrainment of a locomotor CPG
复制标题
上行感觉信号和自上而下的中央控制在运动 CPG 的夹带中的作用
DOI：
10.1007/s00422-020-00852-8
复制
发表时间：
2020
影响因子：
1.9
通讯作者：
Rubin, Jonathan E.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Codianni, Marcello G.;Daun, Silvia;Rubin, Jonathan E.
以前的作者提出了两个基本假设的因素，形成行走昆虫的运动节奏的基础：感觉反馈或感觉反馈与小神经回路的节奏活动称为中央模式发生器（CPGs）。在这里，我们将重点放在后者。根据这一概念，为了产生功能输出，运动控制必须具有在单个关节水平上由CPG产生的节奏和协调其节奏活动，以便所有肌肉以适当的模式激活。这项工作提供了一个深入的分析，这一协调过程的一个方面的基础上，现有的网络模型的竹节虫运动。具体来说，我们考虑如何控制系统的一个单一的关节在粘虫腿可能会产生有节奏的输出时，受到上升的感觉信号从其他关节在腿。在这项工作中，核心的节奏产生CPG组件的联合研究中表示由一个经典的半中心振荡器约束的一组基本的实验观察。虽然这种CPG的动力学特征，包括通过逃逸和释放的相变，已经很好地理解，但我们提供了关于这些转变机制如何对传入的感觉信号产生夹带的新见解，夹带如何在信号强度和周期或其他扰动的变化下丢失，夹带如何通过调制紧张性自上而下的驱动水平来恢复，以及这些因素如何影响电机输出的占空比。
Previous authors have proposed two basic hypotheses about the factors that form the basis of locomotor rhythms in walking insects: sensory feedback only or sensory feedback together with rhythmic activity of small neural circuits called central pattern generators (CPGs). Here we focus on the latter. Following this concept, to generate functional outputs, locomotor control must feature both rhythm generation by CPGs at the level of individual joints and coordination of their rhythmic activities, so that all muscles are activated in an appropriate pattern. This work provides an in-depth analysis of an aspect of this coordination process based on an existing network model of stick insect locomotion. Specifically, we consider how the control system for a single joint in the stick insect leg may produce rhythmic output when subjected to ascending sensory signals from other joints in the leg. In this work, the core rhythm generating CPG component of the joint under study is represented by a classical half-center oscillator constrained by a basic set of experimental observations. While the dynamical features of this CPG, including phase transitions by escape and release, are well understood, we provide novel insights about how these transition mechanisms yield entrainment to the incoming sensory signal, how entrainment can be lost under variation of signal strength and period or other perturbations, how entrainment can be restored by modulation of tonic top-down drive levels, and how these factors impact the duty cycle of the motor output.
登录
查看更多内容
影响因子：
1.2
作者：
Skinner, F K;Kopell, N;Marder, E
通讯作者：
Marder, E
腿部运动神经元突触输入的任务依赖性修改导致步行方向和步行速度的变化。
影响因子：
2.5
作者：
P. Rosenbaum;J. Schmitz;Joachim Schmidt;A. Büschges
通讯作者：
A. Büschges
将运动控制中的微观与宏观联系起来：揭示对腿部迈步的一般感官影响
DOI：
10.1113/jp278031
发表时间：
2019
期刊：
The Journal of Physiology
影响因子：
--
作者：
A. Büschges
通讯作者：
A. Büschges
半中心中心图案发生器中振荡周期和相位持续时间的控制：比较机械分析。
影响因子：
1.2
作者：
Daun, Silvia;Rubin, Jonathan E.;Rybak, Ilya A.
通讯作者：
Rybak, Ilya A.
四足运动机器人最优步态模式研究,rengo48
DOI：
--
发表时间：
--
期刊：
影响因子：
--
作者：
K. Tsujita;T. Masuda
通讯作者：
T. Masuda