Hodanje je aktivnost koja se često uzima zdravo za gotovo. Većina ljudi obično misli da mogu obavljati više zadataka tako što „hodaju i žvaću žvaku” istovremeno, uz jedva ikakvo oporezivanje njihovog mentalnog napora. Zaista, svaka noga može da se kreće ritmički nezavisno od druge, kontrolisano njenom stranom kičmene moždine.
Međutim, sposobnost ljudskog mozga da koordinira hod tako da hodačeve noge budu pola koraka van faze jedna sa drugom, što se naziva „antifazni odnos“, nije tako trivijalna kada se pojavi prepreka ili asimetrija, kao što je krivina. u stazi. Bolje razumevanje načina na koji se održava normalan ritam hoda može dovesti do poboljšanih tehnika rehabilitacije za pacijente koji su doživeli traumu mozga ili druge neurološke probleme.
U studiji objavljenoj u Communications Biology, istraživači sa Univerziteta u Osaki su uhvatili kinematičke podatke od zdravih pacijenata koji su hodali na traci za trčanje koju je povremeno poremetila iznenadna promena brzine. Ovo je dovelo do trenutnog gubitka antifaznog odnosa, ali je brzo obnovljen kako su subjekti preorijentisali svoje pokrete hodanja. Podaci iz ovog eksperimenta su analizirani korišćenjem matematičkog modela dva spregnuta oscilatora — slično dva klatna povezana oprugom — zajedno sa Bajesovom metodom zaključivanja.
Pristup je omogućio istraživačima da izračunaju najverovatniju funkciju koja predstavlja način na koji je mozak primenio svoju kontrolu za koordinaciju pokreta nogu. Da bi se problem dodatno pojednostavio, primenjena je teorija redukcije faze, koja pretpostavlja da se poremećeni sistem vraća na redovno periodično rešenje, nazvano granični ciklus.
„Korišćenje Bajesovog zaključivanja nam je omogućilo da zaključimo kontrolu koordinacije nogu na kvantitativan način“, kaže glavni autor studije Takahiro Arai.
Iznenađujuće, istraživači su otkrili da mozak aktivno ne kontroliše relativnu fazu sve dok odstupanje od ispravne antifazne orijentacije ne pređe određeni prag. To jest, mozak ne interveniše aktivno da bi koordinirao relativni položaj nogu sve dok one nisu u određenoj meri van koraka. Istraživači sugerišu da ne zahteva stalnu primenu kontrole poboljšava i energetsku efikasnost i manevrisanje.
„Na osnovu našeg modela, vidimo da mozak nije ni previše kontrolisan, što bi ograničilo našu sposobnost da pregovaramo o preprekama i takođe troši mnogo mozga, niti previše opušten, što može dovesti do pada kada noge postanu previše nekoordinisane“, kaže stariji autor Shinia Aoi.
Ovo istraživanje može biti važno za poboljšanje hodanja starijih ljudi ili pojedinaca koji su iskusili neurološke efekte moždanog udara ili Parkinsonove bolesti. To takođe može dovesti do razvoja fizičkih pomagala koje pomažu ljudima da hodaju prirodnije.
