研究人员研究了大脑如何控制人类的行走，以保持双腿协调。他们揭示了虽然每条腿可以独立移动，但它们在运动中保持同步，除非它们的运动偏差过大。这项研究在改善那些因年龄或神经系统疾病而难以行走的人的治疗中具有潜在应用价值。
走路是人们常常忽视的一种日常行为。许多人认为他们可以轻松地进行多任务，例如“走路和嚼口香糖”，几乎不需要精神压力。事实上，每条腿可以独立有节奏地移动，由其相应侧的脊髓控制。然而，当面临障碍或不平坦的表面时，例如在曲折的道路上行走，协调腿部运动以保持“反相关系”——腿部运动半个步幅不同步——变得具有挑战性。深入了解如何保持稳定的行走节奏可以改善那些经历过脑损伤或其他神经问题的人的康复方法。
最近，来自大阪大学的研究人员在《通信生物学》上发表了一项研究，他们收集了健康参与者在跑步机上行走的运动学数据。这台跑步机有突然的速度变化，偶尔会打乱他们的反相关系，但受试者很快就重新调整了他们的动作。研究人员使用一种类似于由弹簧连接的两个摆的数学模型和贝叶斯推断方法分析数据，以确定大脑如何协调腿部运动。
为了进一步阐明他们的发现，他们应用了相位减少理论，该理论假设受影响的系统将恢复到一个规律的周期，称为极限周期。“使用贝叶斯推断使我们能够定量评估腿部协调的控制，”首席作者新井隆宏解释道。
有趣的是，这项研究揭示了大脑直到从反相对齐的偏差超过特定阈值才会开始积极管理腿部协调。这意味着大脑仅在腿部严重不同步时才会介入。研究人员提出，这种减少对持续控制的需求提升了能量效率和灵活性。
“我们的模型表明，大脑保持了一种平衡的方式；它既不过于控制，以免阻碍导航障碍物的能力并耗尽精神资源，也不太宽松，以免在腿部失去协调时导致跌倒，”资深作者青井信也表示。
这项研究对于改善老年人或经历过中风相关神经损伤或帕金森病的人士的行动能力具有重要意义。它也可能有助于创造促进更自然行走模式的行动辅助工具。
这项名为《行走过程中肢体协调并不是严格控制的》研究，发表在《通信生物学》上。
