蜈蚣是如何在陆地和水中行走的

2020-07-29 182节肢动物

蜈蚣不仅在陆地上行走,而且在水中游泳。

蜈蚣是如何在陆地和水中行走的

日本东北大学、瑞士洛桑联邦理工学院、渥太华大学和北海道大学的研究人员在人类前沿科学计划的支持下,首次破译了水陆两栖运动的柔性电机控制机制,即在蜈蚣身上在陆地上行走和在水中游泳的能力。

动物通过身体和四肢的灵活协调来适应各种环境。特别是两栖动物,如蝾螈和某些鱼类,具有很强的适应性:它们可以通过实时灵活地改变身体协调模式,在性质不同的陆地和水域之间活动。两栖动物在适应性运动中如何协调身体和附件的基本机制一直是个谜,蜈蚣是如何在陆地和水中行走的?

研究内容

蜈蚣是如何在陆地和水中行走的? 为了解决这 个 问题,由 日本 东北大学电子通信研究所的石黑 昭雄 教授领导的研究人员 ,集中 研究了一种 名为 蜈蚣 亚棘 蜈蚣 的 蜈蚣。这种蜈蚣在陆地上 通过 协调它的多条腿 行走 ,但当它 被 放入水中时,它会 像鳗鱼一样 弯曲 它的 身体躯干来游泳。蜈蚣均匀 、 分 节 的身体结构 ,使其 在陆 栖 和水生环境之间的行为变化 更加直观 , 是 一种优秀的动物模型

研究人员观察了完整的和切断神经的动物在行走和游泳之间的过渡,并假设中枢神经系统、外周神经系统、身体和环境之间的相互作用可以解释步态转换。特别是,他们假设大脑中产生的行走或游泳信号是通过分布在身体周围的中枢神经系统的神经网络来传递的,当腿在行走过程中接触地面时,会被腿部周围神经系统感受到的感觉信号所覆盖。研究人员从数学上描述了这种多信号机制,并通过计算机模拟再现了蜈蚣在不同情况下的行为。

研究意义

研究人员希望这一发现能为动物适应性和多功能运动的基本机制提供见解。它还将有助于开发能够通过灵活改变身体协调模式在各种环境下移动的机器人。

引用

Tohoku University. "How centipedes navigate through land and water." ScienceDaily. ScienceDaily, 9 December 2019. www.sciencedaily.com/releases/2019/12/191209102047.htm.

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