Ходьба является привычной деятельностью и воспринимается человеком как должное. Как правило, люди думают, что можно совершать несколько действий одновременно, например, ходить и жевать жвачку без особых умственных усилий. В какой- то степени это соответствует действительности – каждая нога может совершать ритмичные движения независимо от другой, так как контролируется своей стороной спинного мозга.
Однако способность человеческого мозга координировать походку так, чтобы ноги во время ходьбы находились на полшага не в фазе друг с другом, так называемое «противофазное отношение», не так проста, когда возникает препятствие или изменении симметрии, например, изгиб на пути. Понимание того, каким образом мозг поддерживает нормальный ритм ходьбы, может помочь в разработке методов реабилитации пациентов с последствиями черепно-мозговой травмы или других неврологических состояний.
Ученые из университета Осаки провели исследование, в котором изучались кинематические данные у здоровых людей во время ходьбы по беговой дорожке. Периодически движение дорожки внезапно изменялось, что приводило к кратковременной потере противофазного отношения, но все быстро восстанавливалось после того, как участники переориентировали свои движения во время ходьбы. Анализ эксперимента проводился с использованием математической модели двух связанных осцилляторов и байесовского вывода. Результаты исследования были опубликованы в журнале Communications Biology. Ученые с помощью этого подхода смогли выявить возможную функцию, которую использует мозг при контроле координации движений ног.
Ученые с помощью байесовского вывода сделали заключение о контроле координации ног количественным способом.
Как оказалось, мозг не контролирует активно относительную фазу, пока не будет превышен определенный порог правильной противофазной ориентации. Таким образом, мозг вмешивается активно для координации положения ног только после того, как выход из синхронизма достигнет определенной величины. Как считают ученые, мозг не использует постоянный контроль, что повышает маневренность и энергоэффективность.
Проведенное исследование может помочь улучшить ходьбу у пациентов с различными неврологическими заболеваниями, такими как болезнь Паркинсона или последствия инсульта.
