Генераторы центральных паттернов ( CPG ) - это биологические нейронные цепи, которые производят ритмический выход в отсутствие ритмического входа. [1] [2] [3] Они являются источником тесно связанных паттернов нейронной активности, которые определяют ритмичное и стереотипное двигательное поведение, такое как ходьба, плавание, дыхание или жевание. Способность функционировать без участия более высоких областей мозга по-прежнему требует модулирующих входов, а их выходы не фиксированы. Гибкость в ответ на сенсорную информацию - фундаментальное качество поведения, управляемого CPG. [1] [2] Чтобы классифицировать как ритмический генератор, CPG требует:
- "два или более процессов, которые взаимодействуют таким образом, что каждый процесс последовательно увеличивается и уменьшается, и
- что в результате этого взаимодействия система неоднократно возвращается в исходное состояние » [1].
CPG были обнаружены практически у всех исследованных видов позвоночных [4] [5], включая человека. [6] [7] [8]
Анатомия и психология
Локализация
Были проведены различные молекулярные, генетические и визуализирующие исследования локализации CPG. Результаты показали, что сети, ответственные за передвижение , распределены по нижним грудным и поясничным отделам спинного мозга . [9] Ритмические движения языка , которые участвуют в глотании , жевании и дыхании , управляются подъязычными ядрами , которые получают сигналы от дорсального мозгового ретикулярного столба (DMRC) и ядра солитарного тракта (NTS). [10] Подъязычное ядро получает ритмические возбуждающие импульсы также от дыхательных нейронов ствола мозга в составе пребетцингеровского комплекса , который, по-видимому, играет важную роль в происхождении дыхательного ритмогенеза . [11]
Анатомия
Хотя анатомические детали CPG конкретно известны лишь в нескольких случаях, было показано, что они происходят из спинного мозга различных позвоночных и зависят от относительно небольших и автономных нейронных сетей (а не от всей нервной системы) для генерации ритмических паттернов. [1] [2] [3] Было проведено множество исследований для определения нервного субстрата локомоторных CPG у млекопитающих . Нейронная ритмичность может возникать двумя способами: «через взаимодействие между нейронами (сетевую ритмичность) или через взаимодействие между токами в отдельных нейронах (эндогенные нейроны-осцилляторы)». Ключом к пониманию генерации ритма является концепция осциллятора полуцентра (HCO). Осциллятор полуцентра состоит из двух нейронов, которые не обладают ритмогенной способностью по отдельности, но производят ритмические выходы при взаимном соединении. Генераторы с полуцентром могут работать по-разному. Во-первых, два нейрона не обязательно могут срабатывать в противофазе и могут срабатывать в любой относительной фазе, даже синхронно, в зависимости от синаптического высвобождения. Во-вторых, полуцентры также могут функционировать в режиме «выхода» или в режиме «высвобождения». Побег и освобождение относятся к способу включения вне нейрона: путем побега или освобождения от торможения. Генераторы полуцентра также могут быть изменены внутренними и сетевыми свойствами и могут иметь совершенно разные функции в зависимости от вариаций синаптических свойств. [1]
Классический взгляд на CPG как на специфические сети нейронов, предназначенных только для этой функции, был поставлен под сомнение многочисленными данными, полученными в основном о центральной нервной системе беспозвоночных. В дополнение к классическим выделенным сетям, большинство CPG, по-видимому, на самом деле являются либо реорганизуемыми, либо распределенными схемами, а одна нейронная схема может сочетать функции, типичные для каждой из этих архитектур. Наблюдение у беспозвоночных генераторов паттернов, временно сформированных до начала двигательной активности, подтверждает это предположение. [12] Таким образом, схемы CPG имеют гибкий характер.
Нейромодуляция
Организмы должны адаптировать свое поведение к потребностям своей внутренней и внешней среды. Генераторы центральных паттернов, как часть нейронной схемы организма, могут быть модулированы для адаптации к потребностям организма и окружающей среде. Для цепей CPG были обнаружены три роли нейромодуляции : [1]
- Модуляция CPG как часть нормальной активности
- Модуляция изменяет функциональную конфигурацию CPG для получения различных выходных сигналов двигателя.
- Модуляция изменяет набор нейронов CPG, переключая нейроны между сетями и объединяя ранее отдельные сети в более крупные объекты.
- Модуляция CPG как часть нормальной активности
Например, CPG для плавания Tritonia diomedea может вызывать рефлексивную абстиненцию в ответ на слабую сенсорную информацию, уход от плавания в ответ на сильную сенсорную информацию и ползание после прекращения беглого плавания. Спинные плавательные интернейроны (DSI) плавающих CPG не только вызывают ритмичное бегство от плавания, но также соединяются с активирующими реснички эфферентными нейронами. Экспериментальные данные подтверждают, что оба поведения опосредуются DSI. «Учитывая крайние различия между этими формами поведения - ритмическое и тоническое, мышечное и цилиарное, кратковременное и продолжительное - эти результаты показывают поразительную универсальность небольшой многофункциональной сети». [13] «Частично эта гибкость вызвана высвобождением серотонина из DSI, что заставляет церебральную клетку 2 (C2) высвобождать больше передатчика и укреплять свои сетевые синапсы. Применение серотонинергических антагонистов не позволяет сети создавать плавательный паттерн, и, следовательно, эта внутрисетевая модуляция оказывается существенной для колебаний сети ». [1]
- Модуляция изменяет функциональную конфигурацию CPG для получения различных выходных сигналов двигателя.
Данные экспериментов Харриса-Уоррика в 1991 г. и Хупера и Мардера в 1987 г. предполагают, что функциональной целью модуляции является вся сеть CPG. Эти явления были впервые обнаружены в экспериментах с нейромодулятором в сердечном ганглии омара (Sullivan and Miller 1984). Эффект проктолина нельзя было понять, глядя только на нейроны, на которые он воздействовал напрямую. «Вместо этого нейроны, на которые не было прямого воздействия, и изменяют реакцию непосредственно затронутых нейронов, и помогают передавать изменения в активности этих нейронов по всей сети», позволяя всей сети изменяться согласованным и синхронизированным образом. [1] Харрис-Уоррик и его коллеги на протяжении многих лет проводили множество исследований воздействия нейромодуляторов на нейронные сети CPG. Например, исследование 1998 года показало распределенный характер нейромодуляции и что нейромодуляторы могут реконфигурировать моторную сеть, чтобы разрешить семейство связанных движений. В частности, было показано, что дофамин влияет как на отдельные нейроны, так и на синапсы между нейронами. Дофамин усиливает одни синапсы и ослабляет другие, действуя пре- и постсинаптически по всему стоматогастральному ганглию ракообразных. Эти реакции, а также другие эффекты дофамина могут быть противоположными по знаку в разных местах, показывая, что сумма эффектов является общим сетевым эффектом и может заставить CPG производить связанные семейства различных моторных выходов. [14]
- Модуляция изменяет комплемент нейронов CPG, переключая нейроны между сетями и объединяя ранее отдельные сети в более крупные объекты.
Отдельная нейронная сеть, такая как центральный генератор паттернов, может модулироваться от момента к моменту для выполнения нескольких различных физических действий в зависимости от потребностей животного. Впервые они были придуманы Геттингом и Декиным «полиморфными сетями» в 1985 году. [15] Примером одного из таких полиморфных центральных генераторов образов является многофункциональная сеть моллюска Tritonia diomedea . Как описал Хупер, слабое сенсорное воздействие на плавающий CPG вызывает рефлексивную абстиненцию, в то время как сильное воздействие вызывает плавание. Спинные интернейроны плавания (DSI) контура выделяют серотонин для перехода в «режим плавания», в то время как применение серотонинергических антагонистов препятствует плавному режиму. [1] Вдобавок, одна и та же единственная межнейронная сеть, как было обнаружено, вызывает не только «ритмичное бегущее плавание на основе мышц», но также «неритмичное, опосредованное ресничками ползание». Имеющиеся данные также предполагают, что хотя CPG контролирует связанные, но отдельные функции, нейромодуляция одной функции может происходить, не затрагивая другую. Например, режим плавания может быть сенсибилизирован серотонином, не влияя на режим ползания. Таким образом, схема CPG может управлять многими отдельными функциями с соответствующей нейромодуляцией. [13]
Механизм обратной связи
Хотя теория генерации центрального паттерна требует, чтобы базовая ритмичность и паттерн генерировались централизованно, CPG могут реагировать на сенсорную обратную связь, изменяя паттерн поведенчески приемлемым образом. Изменить шаблон сложно, потому что обратная связь, полученная только во время одной фазы, может потребовать изменения движения в других частях шаблонного цикла, чтобы сохранить определенные координационные отношения. Например, ходьба с камнем в правой обуви изменяет всю походку, даже если стимул присутствует только при стоянии на правой ноге. Даже в то время, когда левая ступня опущена и сенсорная обратная связь неактивна, предпринимаются действия, чтобы продлить мах правой ногой и увеличить время на левой ноге, что приводит к хромоте. Этот эффект может быть вызван широко распространенным и длительным воздействием сенсорной обратной связи на CPG или краткосрочным воздействием на несколько нейронов, которые, в свою очередь, модулируют соседние нейроны и таким образом распространяют обратную связь по всему CPG. Требуется некоторая степень модуляции, чтобы позволить одному CPG принимать несколько состояний в ответ на обратную связь. [1]
Кроме того, эффект сенсорного ввода варьируется в зависимости от фазы паттерна, в котором он проявляется. Например, во время ходьбы сопротивление верхней части качающейся ступни (например, горизонтальной палкой) заставляет ступню подниматься выше, чтобы переместиться через палку. Однако то же воздействие на стоящую ногу не может привести к подъему стопы, иначе человек упадет. Таким образом, в зависимости от фазы один и тот же сенсорный ввод может привести к тому, что ступня будет подниматься выше или крепче удерживаться на земле. «Это изменение двигательной реакции в зависимости от фазы двигательного паттерна называется реверсированием рефлекса и наблюдалось у беспозвоночных (DiCaprio and Clarac, 1981) и позвоночных (Forssberg et al., 1977). Как происходит этот процесс, плохо изучено, но опять же существуют две возможности. Первая состоит в том, что сенсорный ввод должным образом направляется к разным нейронам CPG в зависимости от фазы двигательного паттерна. Другой заключается в том, что входной сигнал достигает одних и тех же нейронов на всех фазах, но это, как следствие способа в когда сеть преобразует вход, отклик сети изменяется соответствующим образом в зависимости от фазы схемы двигателя ". [1]
В недавнем исследовании Готтшалл и Николс изучали заднюю конечность кошки с децеребрацией во время ходьбы (функция, контролируемая КПГ) в ответ на изменение угла наклона головы. В этом исследовании описываются различия в походке и положении тела кошек, идущих в гору, под гору и по ровной поверхности. Проприоцептивные (органы сухожилия Гольджи и мышечные веретена) и экстероцептивные (зрительные, вестибулярные и кожные) рецепторы работают по отдельности или в комбинации, чтобы настроить CPG на сенсорную обратную связь. В исследовании изучалось влияние проприорецепторов шеи (дающих информацию об относительном расположении головы и тела) и вестибулярных рецепторов (дающих информацию об ориентации головы относительно силы тяжести). Кошек с децеребрацией заставляли ходить по ровной поверхности с одной головой, наклоненной вверх или вниз. Сравнение децеребрированных кошек с нормальными кошками показало аналогичные модели ЭМГ во время ровной ходьбы и модели ЭМГ, которые отражали ходьбу под гору с поднятой головой и ходьбу в гору с наклоненной головой. Это исследование доказало, что проприорецепторы шеи и вестибулярные рецепторы обеспечивают сенсорную обратную связь, которая изменяет походку животного. Эта информация может быть полезна для лечения нарушений походки. [16]
Функции
Генераторы центральных паттернов могут выполнять множество функций у позвоночных животных. CPG могут играть роль в движении, дыхании, генерации ритма и других колебательных функциях. Разделы ниже сосредоточены на конкретных примерах локомоции и генерации ритма, двух ключевых функций CPG.
Передвижение
Еще в 1911 году экспериментами Томаса Грэма Брауна было признано, что основной паттерн шагания может быть произведен спинным мозгом без необходимости нисходящих команд из коры головного мозга. [17] [18]
Первое современное свидетельство наличия центрального генератора паттернов было получено путем изолирования нервной системы саранчи и демонстрации того, что она может изолированно производить ритмичный выходной сигнал, напоминающий таковой у летящей саранчи. Это было обнаружено Уилсоном в 1961 году. [1] С тех пор появились доказательства присутствия центральных генераторов паттернов у позвоночных животных, начиная с работы Эльжбеты Янковской в 1960-х годах в Гётеборге над кошкой, которая предоставила первые свидетельства в пользу этого. CPG спинного мозга. В этом разделе рассматривается роль центрального генератора паттернов в передвижении миноги и человека.
Минога использовалась в качестве модели для CPG позвоночных, потому что, хотя ее нервная система имеет позвоночную организацию, она имеет много общих положительных характеристик с беспозвоночными. При удалении от миноги неповрежденный спинной мозг может жить в течение нескольких дней in vitro . У него также очень мало нейронов, и его можно легко стимулировать для создания фиктивного плавательного движения, указывающего на центральный генератор паттернов. Еще в 1983 году Айерс, Карпентер, Карри и Кинч предположили, что существует CPG, отвечающий за большинство волнообразных движений миноги, включая плавание вперед и назад, копание в грязи и ползание по твердой поверхности, что, хотя и неудивительно, не соответствовало. активность интактного животного, тем не менее, обеспечивала основную двигательную активность. [19] Было обнаружено, что различные движения изменяются нейромодуляторами, включая серотонин в исследовании Harris-Warrick и Cohen в 1985 г. [20] и тахикинин в исследовании Parker et al. [21] в 1998 году. Модель миноги для передвижения ЦПГ сыграла важную роль в изучении ЦПГ. Хотя Стен Грилльнер утверждает, что локомоторная сеть охарактеризована, утверждение, которое, по-видимому, было некритически принято полем локомоторной сети спинного мозга, на самом деле есть много недостающих деталей, и Грилнер не может предоставить доказательства, которые он использует в поддержку своих утверждений (Parker 2006). . [22] [23] Общая схема CPG миноги сейчас используется при создании искусственных CPG. Например, Айспеерт и Коджабачян использовали модель Экеберга для миноги для создания искусственных CPG и имитации плавательных движений в субстрате, похожем на миногу, с помощью контроллеров, основанных на кодировке SGOCE. [24] По сути, это первые шаги к использованию CPG для кодирования передвижения роботов. Модель позвоночных CPG также была разработана с использованием формализма Ходжкина-Хаксли [25] его вариантов [26] и систем управления. [27] [28] Например, Яковенко и его коллеги разработали простую математическую модель, которая описывает базовые принципы, предложенные Т.Г. Брауном, с элементами интегрирования к порогу, организованными с взаимно тормозящими связями. Этой модели достаточно для описания сложных свойств поведения, таких как различные режимы локомоции с доминированием по разгибателям и сгибателям, наблюдаемые во время электростимуляции мезэнцефальной локомоторной области (MLR), фиктивная локомоция, индуцированная MLR. [28]
Связи между CPG, которые контролируют каждую конечность, управляют координацией между конечностями и, следовательно, походками у четвероногих и, возможно, также двуногих животных. [29] [30] [31] [32] Левая правая координация опосредуется комиссуральными и передними и задними, а диагональная координация опосредуется протяженными пропиоспинальными интернейронами. [33] [34] Баланс чередования левых и правых (опосредованный генетически идентифицированными классами нейронов V0d и V0v) с левой синхронизацией, способствующей комиссуральным интернейронам (потенциально опосредованным нейронами V3), определяет, идет ли шаг и рысь (чередующиеся походки) или галоп и скачет (синхронные походки) выражены. [29] Этот баланс изменяется с увеличением скорости, возможно, из-за модуляции супраспинальной движущей силой от MLR и опосредованной ретикулярной формацией, и вызывает зависимые от скорости переходы походки, характерные для четвероногих животных. [29] [32] [35] Переход от ходьбы к рыси потенциально происходит из-за более сильного уменьшения продолжительности фазы разгибания по сравнению с продолжительностью фазы сгибания с увеличением скорости движения и может быть опосредован нисходящим диагональным торможением через длинные проприоспинальные нейроны V0d, [32] что приводит к постепенно увеличивать перекрытие диагональных конечностей до диагональной синхронизации (рысь). [29] Комиссуральные и длинные проприоспинальные нейроны являются вероятной мишенью супраспинальных и соматосенсорных афферентных входов для адаптации межконечностной координации и походки к различным условиям окружающей среды и поведению. [32]
Генераторы центральных паттернов также способствуют передвижению человека. В 1994 году Calancie et al. описал «первый четко определенный пример генератора центрального ритма для шага у взрослого человека». Субъект был 37-летним мужчиной, который 17 лет назад получил травму шейного отдела спинного мозга. После первоначального полного паралича ниже шеи у субъекта в конечном итоге восстановилось некоторое движение рук и пальцев и ограниченное движение в нижних конечностях. Он не восстановился в достаточной степени, чтобы выдержать собственный вес. Спустя 17 лет субъект обнаружил, что, когда он лежал на спине и разгибал бедра, его нижние конечности совершали ступенчатые движения, пока он оставался лежать. «Движения (i) включали попеременное сгибание и разгибание его бедер, колен и лодыжек; (ii) были плавными и ритмичными; (iii) были достаточно сильными, чтобы испытуемый вскоре почувствовал дискомфорт из-за чрезмерной мышечной« напряженности »и приподнятого положения. температура тела и (iv) не может быть остановлена добровольным усилием ". После обширного изучения предмета экспериментаторы пришли к выводу, что «эти данные представляют собой самое четкое на сегодняшний день доказательство того, что такая [CPG] сеть действительно существует у человека». [36] Четыре года спустя, в 1998 году, Димитриевич и др. показали, что сети, генерирующие поясничный паттерн человека, могут быть активированы за счет воздействия на сенсорные афференты большого диаметра задних корешков. [6] Когда тоническая электрическая стимуляция применяется к этим волокнам у людей с двигательными повреждениями спинного мозга (т.е. у людей, у которых спинной мозг функционально изолирован от мозга), могут быть вызваны ритмичные, локомоторные движения нижних конечностей. Эти измерения проводились в положении лежа на спине, что сводит к минимуму периферическую обратную связь. Последующие исследования показали, что эти поясничные локомоторные центры могут формировать большое количество разнообразных ритмических движений, комбинируя и распределяя стереотипные паттерны по многочисленным мышцам нижних конечностей. [7] Препарат, активирующий CPG, под названием Спиналон, активный центрально при пероральном приеме, также частично реактивирует спинномозговые локомоторные нейроны у пациентов с полным или полностью двигательным повреждением спинного мозга. Действительно, двойное слепое рандомизированное плацебо-контролируемое исследование с участием 45 добровольцев с хроническими повреждениями AIS A / B (от 3 месяцев до 30 лет после травмы), лежащих в положении лежа на спине из соображений безопасности, показало, что уровень Спиналона ниже максимального переносимая доза (MTD составляла 500/125/50 мг / кг L-DOPA / карбидопа / буспирон) переносилась хорошо. Предварительные доказательства эффективности были также обнаружены с использованием видеозаписи и электромиографических записей, поскольку дозы ниже МПД могли вызвать резкие ритмичные движения ног, подобные локомоторным, в группах, принимавших Спиналон, но не в группах, принимавших плацебо (кукурузный крахмал). [37]
Нейромеханический контроль передвижений у млекопитающих
Если бы продолжительность шагового цикла и активация мышц были фиксированными, было бы невозможно изменить скорость тела и адаптироваться к изменяющейся местности. Было высказано предположение, что локомоторный CPG млекопитающих содержит «таймер» (возможно, в форме связанных осцилляторов), который генерирует циклы шагов различной продолжительности, и « слой формирования паттерна », который выбирает и оценивает активацию моторных пулов . [25] [38] Увеличение нервного импульса от локомоторной области среднего мозга (MLR) к спинному CPG увеличивает частоту цикла шага (каденс). [39] Продолжительность фаз замаха и стойки варьируется в довольно фиксированной зависимости, причем фазы стойки меняются больше, чем фазы замаха. [40]
Сенсорный ввод от конечностей может сокращать или увеличивать длительность отдельных фаз в процессе, похожем на управление конечным состоянием (в котором правила «если-то» определяют, когда происходят переходы между состояниями). [41] [42] [43] Например, если конечность, которая движется вперед, достигает конца замаха за меньшее время, чем текущая продолжительность фазы сгибателей, генерируемая CPG, сенсорный ввод заставит таймер CPG прекратить замах и начать фазу стойки. [44] [45] Кроме того, поскольку скорость тела увеличивается, слой формирования рисунка будет нелинейно увеличивать активацию мышц, чтобы обеспечить увеличенные силы нагрузки и тяги. Было установлено, что при хорошо спрогнозированных движениях длительность фаз, генерируемых CPG, и мышечные силы близко соответствуют тем, которые требуются развивающимися биомеханическими событиями, минимизация необходимых сенсорных коррекций. Термин «нейромеханическая настройка» был придуман для описания этого процесса [28]
На рис. 1 представлена упрощенная схема, которая суммирует эти предложенные механизмы. Команда, определяющая желаемую скорость тела, спускается от высших центров к MLR, который приводит в движение CPG спинномоторного движения. Таймер CPG обеспечивает соответствующую каденцию и длительность фазы, а слой формирования паттерна модулирует выходы мотонейронов. [46] Активированные мышцы сопротивляются растяжению благодаря своим внутренним биомеханическим свойствам, обеспечивая быструю форму управления с обратной связью по длине и скорости. Рефлексы, опосредованные органом сухожилия Гольджи и другими афферентами, обеспечивают дополнительную компенсацию нагрузки, но основная роль сенсорного ввода может заключаться в корректировке или преодолении CPG при переходах из стойки в стойку. [47]
Как описано в разделе « Нейромодуляция» , человеческий локомотив CPG очень легко адаптируется и может реагировать на сенсорный ввод. Он получает входные данные от ствола мозга, а также из окружающей среды, чтобы поддерживать работу сети в регулируемом режиме. Новые исследования не только подтвердили наличие CPG для передвижения человека, но также подтвердили его надежность и адаптивность. Например, Чой и Бастиан показали, что сети, отвечающие за ходьбу человека, адаптируются в краткосрочной и долгосрочной перспективе. Они продемонстрировали адаптацию к разным образцам походки и разным условиям ходьбы. Кроме того, они показали, что разные двигательные паттерны могут адаптироваться независимо. Взрослые могут даже ходить на беговых дорожках, двигаясь в разных направлениях для каждой ноги. Это исследование показало, что независимые сети контролируют ходьбу вперед и назад и что сети, управляющие каждой ногой, могут адаптироваться независимо и обучаться ходить независимо. [48] Таким образом, люди также обладают центральным генератором паттернов для передвижения, который способен не только генерировать ритмические паттерны, но также замечательно адаптироваться и использоваться в самых разных ситуациях.
Дыхание
Трехфазная модель - это классический взгляд на респираторный CPG. Фазы дыхательного CPG характеризуются ритмической активностью: (1) диафрагмального нерва во время вдоха; (2) возвратные ветви гортанного нерва, которые иннервируют тиреоаритеноидную мышцу во время последней стадии выдоха; (3) ветви внутренних межреберных нервов, которые иннервируют треугольную мышцу грудины во время второй стадии выдоха. Классически считается, что ритмичность этих нервов происходит от одного генератора ритма. В этой модели фазирование производится за счет реципрокного синаптического торможения между группами последовательно активных интернейронов.
Тем не менее была предложена альтернативная модель [49], подкрепленная некоторыми экспериментальными данными. Согласно этой модели, дыхательный ритм генерируется двумя связанными анатомически разными генераторами ритмов, один в пре-Бетцингеровском комплексе [50], а другой в ретротрапецевидном ядре / парафациальной респираторной группе . Дальнейшее исследование подтвердило гипотезу о том, что одна из сетей отвечает за ритм вдоха, а другая - за ритм выдоха. Следовательно, вдохновение и выдох - разные функции, и одно не вызывает другого, как это принято считать, но одно из двух доминирует над поведением, создавая более быстрый ритм.
Глотание
Глотание включает скоординированное сокращение более 25 пар мышц ротоглотки, гортани и пищевода, которые активны во время ротоглоточной фазы, за которой следует первичная перистальтика пищевода. Глотание зависит от CPG, расположенного в продолговатом мозге, который включает несколько моторных ядер ствола головного мозга и две основные группы интернейронов: группу дорсального глотания (DSG) в ядре tractus solitarii и группу вентрального глотания (VSG), расположенную в вентролатеральном мозговом веществе. над ядром ambiguus. Нейроны в DSG несут ответственность за формирование паттерна глотания, а те, что в VSG, распределяют команды по различным пулам мотонейронов. Как и в других CPG, функционирование центральной сети может модулироваться периферийными и центральными входами, так что модель глотания адаптируется к размеру болюса.
Внутри этой сети центральные тормозные связи играют главную роль, производя рострокаудальное торможение, которое аналогично рострокаудальной анатомии глотательного тракта. Таким образом, когда нейроны, управляющие проксимальными частями тракта, активны, те нейроны, которые управляют более дистальными частями, подавляются. Помимо типа связи между нейронами, внутренние свойства нейронов, особенно нейронов NTS, вероятно, также вносят вклад в формирование и синхронизацию паттерна глотания.
Глотательный CPG - это гибкий CPG. Это означает, что по крайней мере некоторые из нейронов глотания могут быть многофункциональными нейронами и принадлежать к пулам нейронов, которые являются общими для нескольких CPG. Одним из таких CPG является респираторный, который, как наблюдали, взаимодействует с глотанием CPG. [51] [52]
Генераторы ритмов
Генераторы центральных паттернов также могут играть роль в генерации ритмов для других функций у позвоночных. Например, система вибриссы крысы использует нетрадиционный CPG для взбивания . «Как и другие CPG, генератор взбивания может работать без коркового сигнала или сенсорной обратной связи. Однако, в отличие от других CPG, мотонейроны вибрисс активно участвуют в ритмогенезе , преобразуя тонические серотонинергические входные сигналы в сформированный моторный выход, ответственный за движение вибрисс». [53] Дыхание - еще одна нелокомотивная функция центральных генераторов образов. Например, личинки земноводных осуществляют газообмен в основном за счет ритмичной вентиляции жабр. Исследование показало, что вентиляция легких в стволе мозга головастиков может управляться механизмом, подобным кардиостимулятору, тогда как дыхательный CPG адаптируется у взрослой лягушки-быка по мере взросления. [54] Таким образом, CPG выполняют широкий спектр функций у позвоночных животных и широко адаптируются и изменяются в зависимости от возраста, окружающей среды и поведения.
Механизм ритмических генераторов: постингибиторный рикошет.
Ритмичность CPG также может быть результатом зависящих от времени свойств клеток, таких как адаптация, отсроченное возбуждение и постингибиторный отскок (PIR). PIR - это внутреннее свойство, которое вызывает ритмическую электрическую активность за счет деполяризации мембраны после исчезновения гиперполяризующего стимула. «Это может быть вызвано несколькими механизмами, включая катионный ток, активируемый гиперполяризацией (Ih), или деинактивацию внутренних токов, активируемых деполяризацией» [55]. После прекращения торможения этот период PIR можно объяснить как время повышенной возбудимости нейронов. Это свойство многих нейронов ЦНС, которое иногда приводит к "всплескам" потенциала действия сразу после тормозящего синаптического входа ". В связи с этим было высказано предположение, что PIR может способствовать поддержанию колебательной активности в нейронных сетях, которые характеризуются взаимные тормозящие связи, такие как те, которые участвуют в локомоторном поведении. Кроме того, PIR часто включается как элемент в вычислительные модели нейронных сетей, которые включают взаимное ингибирование » [56]. Например,« PIR в нейронах рецепторов растяжения раков вызывается восстановлением от адаптации во время ингибирующей гиперполяризации.Одной особенностью этой системы является то, что PIR возникает только в том случае, если гиперполяризация накладывается на фоне возбуждения, вызванного в данном случае растяжением. Они также обнаружили, что PIR может быть вызван в рецепторе растяжения посредством гиперполяризационные импульсы тока. Это было важным открытием, поскольку оно показало, что PIR является внутренним свойством постсинаптического нейрон, связанный с изменением мембранного потенциала, связанным с ингибированием, но не зависящим от рецепторов передатчика или пресинаптических свойств. Последний вывод выдержал испытание временем, отмечая PIR как надежное свойство нейронов ЦНС в самых разных контекстах ». [57] Это клеточное свойство наиболее легко можно увидеть в нейронной цепи Миноги. Плавательное движение производится с помощью чередование нервной активности между левой и правой стороной тела, заставляющее его изгибаться вперед и назад, создавая колебательные движения.Пока Минога сгибается влево, на правой стороне наблюдается взаимное торможение, заставляющее его расслабляться из-за гиперполяризации. Сразу после этого гиперополяризационного стимула интернейроны используют постингибиторный отскок, чтобы инициировать активность на правой стороне. Деполяризация мембраны заставляет ее сокращаться, в то время как реципрокное торможение теперь применяется к левой стороне.
Функции у беспозвоночных
Как описано ранее, CPG также могут действовать по-разному у беспозвоночных животных. У моллюска Tritonia CPG модулирует рефлексивную абстиненцию, избегание плавания и ползания. [13] CPG также используются в полете у саранчи и в дыхательных системах других насекомых. [1] Генераторы центральных паттернов играют важную роль у всех животных и демонстрируют удивительную изменчивость и приспособляемость почти во всех случаях.
Альтернативные интерпретации
Одна из теорий, которая примиряет роль сенсорной обратной связи во время ритмической локомоции, состоит в том, чтобы переопределить CPG как «индикаторы состояния», а не как генераторы ритма [58]. С этой точки зрения, CPG являются внутренним процессором спинного мозга, который корректирует несовершенную сенсорную обратную связь и адаптирует центральный вход к этому оптимизированный периферийный ввод. [59] Модели, использующие эту структуру, могут выполнять ритмическое поведение, а также фиктивную локомоцию без включения независимых генераторов ритма.
Рекомендации
- ^ Б с д е е г ч я J к л м Хупер, Скотт Л. (1999-2010). "Генераторы центральных паттернов". Энциклопедия наук о жизни . Джон Вили и сыновья. DOI : 10.1038 / npg.els.0000032 . ISBN 978-0-470-01590-2.
- ^ a b c Куо 2002
- ^ а б Гертин, Пенсильвания. (Январь 2019). «Генераторы центральных паттернов в стволе мозга и спинном мозге: обзор основных принципов, сходств и различий». Обзоры в неврологии . 30 (2): 107–164. DOI : 10,1515 / revneuro-2017-0102 . PMID 30543520 . S2CID 56493287 .
- ^ Халтборн Х., Нильсен Дж. Б. (февраль 2007 г.). «Спинальный контроль передвижений - от кота к человеку». Acta Physiologica . 189 (2): 111–21. DOI : 10.1111 / j.1748-1716.2006.01651.x . PMID 17250563 . S2CID 41080512 .
- ^ Гертин П.А. (декабрь 2009 г.). "Центральный генератор паттернов для передвижения млекопитающих". Обзоры исследований мозга . 62 (4): 345–56. DOI : 10.1016 / j.brainresrev.2009.08.002 . PMID 19720083 . S2CID 9374670 .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
- ^ а б Димитриевич М.Р., Герасименко Ю., Пинтер М.М. (ноябрь 1998 г.). «Доказательства генератора центральных паттернов спинного мозга у людей». Летопись Нью-Йоркской академии наук . 860 (1): 360–76. Bibcode : 1998NYASA.860..360D . DOI : 10.1111 / j.1749-6632.1998.tb09062.x . PMID 9928325 . S2CID 102514 .
- ^ а б Danner SM, Hofstoetter US, Freundl B, Binder H, Mayr W., Rattay F, Minassian K (март 2015 г.). «Спинальное двигательное управление человека основано на гибко организованных импульсных генераторах» . Мозг . 138 (Pt 3): 577–88. DOI : 10,1093 / мозг / awu372 . PMC 4408427 . PMID 25582580 .
- ^ Минасян, Карен; Hofstoetter, Ursula S .; Дзеладини, Флорин; Guertin, Pierre A .; Айспеерт, Ауке (2017). «Генератор центрального паттерна человека для передвижения: существует ли он и способствует ли он ходьбе?». Невролог . 23 (6): 649–663. DOI : 10.1177 / 1073858417699790 . PMID 28351197 . S2CID 33273662 .
- ^ Кин О., Батт С.Дж. (июль 2003 г.). «Физиологическая, анатомическая и генетическая идентификация нейронов CPG в развивающемся спинном мозге млекопитающих». Прог. Neurobiol . 70 (4): 347–61. DOI : 10.1016 / S0301-0082 (03) 00091-1 . PMID 12963092 . S2CID 22793900 .
- ^ Каннингем Е.Т., Савченко ЧП (февраль 2000 г.). «Дорсальные мозговые пути, подчиняющие оромоторные рефлексы у крыс: значение для центрального нервного контроля глотания». J. Comp. Neurol . 417 (4): 448–66. DOI : 10.1002 / (SICI) 1096-9861 (20000221) 417: 4 <448 :: AID-CNE5> 3.0.CO; 2-S . PMID 10701866 .
- ^ Фельдман Дж. Л., Митчелл Г. С., Натти Е. Е. (2003). «Дыхание: ритмичность, пластичность, химиочувствительность» . Анну. Rev. Neurosci . 26 (1): 239–66. DOI : 10.1146 / annurev.neuro.26.041002.131103 . PMC 2811316 . PMID 12598679 .
- ^ Жан А. (апрель 2001 г.). «Стволовой контроль глотания: нейрональная сеть и клеточные механизмы». Physiol. Ред . 81 (2): 929–69. DOI : 10.1152 / Physrev.2001.81.2.929 . PMID 11274347 .
- ^ а б в Попеску И.Р., Фрост В.Н. (март 2002 г.). «Очень непохожие поведения, опосредованные многофункциональной сетью у морского моллюска Tritonia diomedea» . J. Neurosci . 22 (5): 1985–93. DOI : 10.1523 / JNEUROSCI.22-05-01985.2002 . PMC 6758888 . PMID 11880529 .
- ^ Харрис-Уоррик Р.М., Джонсон Б.Р., Пек Дж. Х., Клоппенбург П., Айали А., Скарбински Дж. (Ноябрь 1998 г.). «Распределенные эффекты модуляции дофамина в пилорической сети ракообразных». Летопись Нью-Йоркской академии наук . 860 (1 нейронный мех): 155–67. Bibcode : 1998NYASA.860..155H . DOI : 10.1111 / j.1749-6632.1998.tb09046.x . PMID 9928309 . S2CID 23623832 .
- ^ Харрис-Уоррик Р.М., Мардер Э. (1991). «Модуляция нейронных сетей для поведения». Анну. Rev. Neurosci . 14 (1): 39–57. DOI : 10.1146 / annurev.ne.14.030191.000351 . PMID 2031576 .
- ^ Готчалл Дж. С., Николс Т. Р. (сентябрь 2007 г.). «Угол наклона головы влияет на мышечную активность децеребрирующих задних конечностей кошки во время ходьбы» . Exp Brain Res . 182 (1): 131–5. DOI : 10.1007 / s00221-007-1084-Z . PMC 3064865 . PMID 17690872 .
- ^ Грэм-Браун, Т. (1911). «Внутренние факторы в акте развития млекопитающего» . Философские труды Королевского общества Лондона B . 84 (572): 308–319. Bibcode : 1911RSPSB..84..308B . DOI : 10,1098 / rspb.1911.0077 .
- ^ Уилан П.Дж. (декабрь 2003 г.). «Аспекты развития опорно-двигательной функции позвоночника: выводы из использования препарата спинного мозга мыши in vitro» . J. Physiol . 553 (Pt 3): 695–706. DOI : 10.1113 / jphysiol.2003.046219 . PMC 2343637 . PMID 14528025 .
- ^ Эйерс Дж., Карпентер Г.А., Карри С., Кинч Дж. (Сентябрь 1983 г.). «Какое поведение опосредует центральная моторная программа миноги?». Наука . 221 (4617): 1312–4. Bibcode : 1983Sci ... 221.1312A . DOI : 10.1126 / science.6137060 . PMID 6137060 .
- ^ Harris-Warrick R, Cohen A (1985) Серотонин модулирует центральный генератор паттернов для передвижения в изолированном спинном мозге миноги. Дж. Эксп. Биол 116: 27-46.
- ^ Паркер Д., Чжан В., Грилнер С. (1998). «Вещество P модулирует ответы NMDA и вызывает долгосрочную модуляцию опорно-двигательной сети миноги, зависящую от синтеза белка» . J Neurosci . 18 (12): 4800–4813. DOI : 10.1523 / JNEUROSCI.18-12-04800.1998 . PMC 6792700 . PMID 9614253 .
- ^ Паркер Д. (январь 2006 г.). «Сложности и неопределенности функции нейронной сети» . Философские труды Лондонского королевского общества. Серия B, Биологические науки . 361 (1465): 81–99. DOI : 10.1098 / rstb.2005.1779 . PMC 1626546 . PMID 16553310 .
- ^ Паркер Д. (август 2010 г.). «Анализ нейронных сетей: предпосылки, обещания и неопределенности» . Философские труды Лондонского королевского общества. Серия B, Биологические науки . 365 (1551): 2315–28. DOI : 10,1098 / rstb.2010.0043 . PMC 2894952 . PMID 20603354 .
- ^ Ijspeert, Auke Ян и Jerome Kodjabachian «Эволюция и развитие центрального генератора шаблонов для плавания миноги.» Исследовательская статья № 926, кафедра искусственного интеллекта, Эдинбургский университет, 1998 г.
- ^ а б Рыбак И.А., Шевцова Н.А., Лафренье-Рула М., МакКри Д.А. (декабрь 2006 г.). «Моделирование спинномозговых цепей, участвующих в генерации локомоторных паттернов: выводы из делеций во время фиктивной локомоции» . Журнал физиологии . 577 (Pt 2): 617–39. DOI : 10.1113 / jphysiol.2006.118703 . PMC 1890439 . PMID 17008376 .
- ^ Башор Д.П., Дай Й., Криеллаарс Д.И., Джордан Л.М. (ноябрь 1998 г.). «Генераторы паттернов для мышц, пересекающих более одного сустава». Летопись Нью-Йоркской академии наук . 860 (1 нейронный мех): 444–7. Bibcode : 1998NYASA.860..444B . CiteSeerX 10.1.1.215.3329 . DOI : 10.1111 / j.1749-6632.1998.tb09071.x . PMID 9928334 . S2CID 7322093 .
- ^ Яковенко С., МакКри Д.А., Стецина К., Прочазка А. (август 2005 г.). «Контроль продолжительности локомоторного цикла». Журнал нейрофизиологии . 94 (2): 1057–65. CiteSeerX 10.1.1.215.8127 . DOI : 10,1152 / jn.00991.2004 . PMID 15800075 .
- ^ а б в Прочазка А, Яковенко С (2007). «Гипотеза нейромеханической настройки». Вычислительная нейробиология: теоретические сведения о функции мозга . Прог. Brain Res . Прогресс в исследованиях мозга. 165 . С. 255–65. DOI : 10.1016 / S0079-6123 (06) 65016-4 . ISBN 9780444528230. PMID 17925251 .
- ^ а б в г Даннер С.М., Вильшин С.Д., Шевцова Н.А., Рыбак И.А. (декабрь 2016 г.). «Центральный контроль межконечностной координации и выражения походки в зависимости от скорости у четвероногих» . Журнал физиологии . 594 (23): 6947–6967. DOI : 10,1113 / JP272787 . PMC 5134391 . PMID 27633893 .
- ^ Talpalar AE, Bouvier J, Borgius L, Fortin G, Pierani A, Kiehn O (август 2013 г.). «Двухрежимная работа нейронных сетей, участвующих в чередовании левых и правых». Природа . 500 (7460): 85–8. Bibcode : 2013Natur.500 ... 85T . DOI : 10,1038 / природа12286 . PMID 23812590 . S2CID 4427401 .
- ^ Кин О. (апрель 2016 г.). «Расшифровка организации спинномозговых цепей, управляющих движением» . Обзоры природы. Неврология . 17 (4): 224–38. DOI : 10.1038 / nrn.2016.9 . PMC 4844028 . PMID 26935168 .
- ^ а б в г Даннер С.М., Шевцова Н.А., Фригон А., Рыбак И.А. (ноябрь 2017 г.). «Вычислительное моделирование позвоночных цепей, контролирующих координацию конечностей и походку у четвероногих» . eLife . 6 . DOI : 10.7554 / eLife.31050 . PMC 5726855 . PMID 29165245 .
- ^ Беллардита К., Кин О. (июнь 2015 г.). «Фенотипическая характеристика изменений походки, связанных со скоростью у мышей, показывает модульную организацию локомоторных сетей» . Текущая биология . 25 (11): 1426–36. DOI : 10.1016 / j.cub.2015.04.005 . PMC 4469368 . PMID 25959968 .
- ^ Рудер Л., Такеока А., Арбер С. (декабрь 2016 г.). «Нисходящие на большие расстояния спинномозговые нейроны обеспечивают устойчивость четвероногого опорно-двигательного аппарата» . Нейрон . 92 (5): 1063–1078. DOI : 10.1016 / j.neuron.2016.10.032 . PMID 27866798 .
- ^ Осборн Дж., Шевцова Н.А., Каджано В., Даннер С.М., Рыбак И.А. (январь 2019 г.). «Вычислительное моделирование цепей ствола мозга, управляющих частотой опорно-двигательного аппарата и походкой» . eLife . 8 . DOI : 10.7554 / eLife.43587 . PMC 6355193 . PMID 30663578 .
- ^ Каланси Б., Нидхэм-Шропшир Б., Джейкобс П., Уиллер К., Зич Г., Грин Б.А. (октябрь 1994 г.). «Непроизвольные шаги после хронической травмы спинного мозга. Доказательства наличия центрального генератора ритма для передвижения у человека». Мозг . 117 (Pt 5): 1143–59. DOI : 10,1093 / мозг / 117.5.1143 . PMID 7953595 .
- ^ Радхакришна М., Штойер И., Принц Ф., Робертс М., Монжеон Д., Киа М., Дайк С., Мэтт Дж., Вайланкур М., Гертен, Пенсильвания (декабрь 2017 г.). «Двойное слепое, плацебо-контролируемое, рандомизированное исследование фазы I / IIa (безопасность и эффективность) с буспироном / леводопой / карбидопой (Спиналон) у субъектов с полным повреждением спинного мозга AIS A или моторным полным AIS B». Текущий фармацевтический дизайн . 23 (12): 1789–1804. DOI : 10.2174 / 1381612822666161227152200 . PMID 28025945 .
- ^ Перре С., Кабельген Дж. М. (1980). «Основные характеристики локомоторного цикла задних конечностей у декортикальной кошки с особым акцентом на бифункциональные мышцы». Исследование мозга . 187 (2): 333–352. DOI : 10.1016 / 0006-8993 (80) 90207-3 . PMID 7370734 . S2CID 44913308 .
- ^ Шик М.Л., Северин Ф.В., Орловский Г.Н. (1966). «Управление ходьбой и бегом с помощью электростимуляции среднего мозга». Биофизика . 11 : 756–765.
- ^ Goslow GE Jr .; Reinking RM; Стюарт Д.Г. (1973). «Цикл кошачьего шага: углы суставов задних конечностей и длина мышц при неограниченном движении». Журнал морфологии . 141 (1): 1–41. DOI : 10.1002 / jmor.1051410102 . PMID 4727469 . S2CID 42918929 .
- ^ Круз H (1990). «Какие механизмы координируют движения ног у шагающих членистоногих?» (PDF) . Тенденции в неврологии . 13 (1): 15–21. DOI : 10.1016 / 0166-2236 (90) 90057-ч . PMID 1688670 . S2CID 16401306 .
- ^ Хемами Х., Томович Р., Серанович А.З. (1978). «Конечное управление плоскими двуногими при ходьбе и сидении». Журнал биоинженерии . 2 (6): 477–494. PMID 753838 .
- ^ Прочазка А (1993). «Сравнение естественного и искусственного управления движением». IEEE Trans Rehab Eng . 1 : 7–17. DOI : 10.1109 / 86.242403 .
- ^ Хиберт Г.В., Уилан П.Дж., Прочазка А., Пирсон К.Г. (1996). «Вклад афферентов сгибателей задних конечностей во время фазовых переходов в цикле шага кошки». Журнал нейрофизиологии . 75 (3): 1126–1137. DOI : 10,1152 / jn.1996.75.3.1126 . PMID 8867123 .
- ^ Гертин П., Анхель MJ, Perreault MC, McCrea DA (1995). «Афференты группы разгибателей голеностопного сустава I возбуждают разгибатели задних конечностей во время фиктивной локомоции у кошки» . Журнал физиологии . 487 (1): 197–209. DOI : 10.1113 / jphysiol.1995.sp020871 . PMC 1156609 . PMID 7473249 .
- ^ а б Прохазка А, Эллавей PH (2012). «Сенсорные системы в управлении движением». Комплексная физиология, Приложение 29: Справочник по физиологии, упражнения: регулирование и интеграция нескольких систем . Нью-Йорк: John Wiley & Sons совместно с Американским физиологическим обществом. С. 2615-2627.
- ^ Донелан Дж. М., Маквеа Д. А., Пирсон К. Г. (2009). «Силовая регуляция активности мышц-разгибателей голеностопного сустава у свободно ходящих кошек». J Neurophysiol . 101 (1): 360–371. DOI : 10,1152 / jn.90918.2008 . PMID 19019974 .
- ^ Чой Дж. Т., Бастиан А. Дж. (Август 2007 г.). «Адаптация выявляет независимые сети управления ходьбой человека». Nat. Neurosci . 10 (8): 1055–62. DOI : 10.1038 / nn1930 . PMID 17603479 . S2CID 1514215 .
- ^ Янчевский В.А., Фельдман Дж.Л. (январь 2006 г.). «Отчетливые генераторы ритма вдоха и выдоха у молодых крыс» . Журнал физиологии . 570 (Pt 2): 407–20. DOI : 10.1113 / jphysiol.2005.098848 . PMC 1464316 . PMID 16293645 .
- ^ Смит Дж. К., Элленбергер Х. Х., Баллани К., Рихтер Д. В., Фельдман Дж. Л. (ноябрь 1991 г.). «Комплекс пре-Бётцингера: область ствола мозга, которая может генерировать дыхательный ритм у млекопитающих» . Наука . 254 (5032): 726–9. Bibcode : 1991Sci ... 254..726S . DOI : 10.1126 / science.1683005 . PMC 3209964 . PMID 1683005 .
- ^ Дик Т.Е., Оку Ю., Романюк-младший, Черняк Н.С. (июнь 1993 г.). «Взаимодействие между центральными генераторами паттернов дыхания и глотания у кошки» . Журнал физиологии . 465 : 715–30. DOI : 10.1113 / jphysiol.1993.sp019702 . PMC 1175455 . PMID 8229859 .
- ^ Grélot L, Barillot JC, Bianchi AL (1989). «Фарингеальные мотонейроны: дыхательная активность и ответы на афференты гортани у децеребрированной кошки». Экспериментальное исследование мозга . 78 (2): 336–44. DOI : 10.1007 / bf00228905 . PMID 2599043 . S2CID 605299 .
- ^ Крамер Н.П., Ли Й., Келлер А. (март 2007 г.). «Генератор ритма взбивания: новая сеть млекопитающих для генерации движения» . Журнал нейрофизиологии . 97 (3): 2148–58. DOI : 10,1152 / jn.01187.2006 . PMC 1821005 . PMID 17202239 .
- ^ Брох Л., Моралес Р.Д., Сандовал А.В., Хедрик М.С. (апрель 2002 г.). «Регулирование генератора дыхательных центральных паттернов посредством хлорид-зависимого торможения во время развития лягушки-быка (Rana catesbeiana)» . Журнал экспериментальной биологии . 205 (Pt 8): 1161–9. PMID 11919275 .
- ^ Angstadt JD, Grassmann JL, Theriault KM, Levasseur SM (август 2005 г.). «Механизмы постингибиторного рикошета и его модуляция серотонином в возбуждающих мотонейронах плавания медицинской пиявки». Журнал сравнительной физиологии А . 191 (8): 715–32. DOI : 10.1007 / s00359-005-0628-6 . PMID 15838650 . S2CID 31433117 .
- ^ Перкель Д.Х., Маллони Б. (июль 1974 г.). «Производство двигательного паттерна в реципрокно ингибирующих нейронах, демонстрирующих постингибиторный отскок». Наука . 185 (4146): 181–3. Bibcode : 1974Sci ... 185..181P . DOI : 10.1126 / science.185.4146.181 . PMID 4834220 . S2CID 38173947 .
- ^ Герасимов В.Д., Костюк П.Г., Майский В.А. (1966). «Реакции гигантских нейронов на обрыв гиперполяризующего тока». Труды Федерации. Приложение к переводу; Избранные переводы медицинских наук . 25 (3): 438–42. PMID 5222090 .
- ^ Рю, Hansol X., и Arthur D. Куо. «Принцип оптимальности для генераторов центральных паттернов опорно-двигательного аппарата». bioRxiv (2019)
- Перейти ↑ Kuo, 2002 .
Внешние ссылки
- Как работают генераторы центральных паттернов? @ www.bio.brandeis.edu
- Обзор генераторов центральных образов Хупера (PDF)
- Димитриевич М.Р., Герасименко Ю., Пинтер М.М. (ноябрь 1998 г.). «Доказательства генератора центральных паттернов спинного мозга у людей». Летопись Нью-Йоркской академии наук . 860 (1 нейронный мех): 360–76. Bibcode : 1998NYASA.860..360D . DOI : 10.1111 / j.1749-6632.1998.tb09062.x . PMID 9928325 . S2CID 102514 .
- Ijspeert AJ, Kodjabachian J (1998). «Эволюция и развитие центрального генератора схем плавания миноги» . Искусственная жизнь . Кафедра искусственного интеллекта, Эдинбургский университет. 5 (3): 247–69. DOI : 10.1162 / 106454699568773 . PMID 10648954 . S2CID 14863127 . Научная статья № 926.
- Куо А.Д. (апрель 2002 г.). «Относительные роли прямой связи и обратной связи в управлении ритмическими движениями» (PDF) . Управление двигателем . 6 (2): 129–45. DOI : 10.1123 / mcj.6.2.129 . PMID 12122223 .
- Кац PS, Фикбом DJ, Линн-Баллок CP (2001). «Доказательства того, что центральный генератор паттернов для плавания при тритонии возник из неритмической нейромодулирующей системы возбуждения: последствия для эволюции специализированного поведения». Являюсь. Zool . 41 (4): 962–975. CiteSeerX 10.1.1.526.3368 . DOI : 10.1093 / ICB / 41.4.962 .
- Кэрью Дж. Т. (2000). Поведенческая нейробиология . Сандерленд Массачусетс: Sinauer Associates. С. 155–163.