Critical Points and Traveling Wave in Locomotion: Experimental Evidence and Some Theoretical Considerations
Notice bibliographique
Résumé
The central pattern generator (CPG) architecture for rhythm generation remains partly elusive. We compare cat and frog locomotion results, where the component unrelated to pattern formation appears as a temporal grid, and traveling wave respectively. Frog spinal cord microstimulation with N-methyl-D-Aspartate (NMDA), a CPG activator, produced a limited set of force directions, sometimes tonic, but more often alternating between directions similar to the tonic forces. The tonic forces were topographically organized, and sites evoking rhythms with different force subsets were located close to the constituent tonic force regions. Thus CPGs consist of topographically organized modules. Modularity was also identified as a limited set of muscle synergies whose combinations reconstructed the EMGs. The cat CPG was investigated using proprioceptive inputs during fictive locomotion. Critical points identified both as abrupt transitions in the effect of phasic perturbations, and burst shape transitions, had biomechanical correlates in intact locomotion. During tonic proprioceptive perturbations, discrete shifts between these critical points explained the burst durations changes, and amplitude changes occurred at one of these points. Besides confirming CPG modularity, these results suggest a fixed temporal grid of anchoring points, to shift modules onsets and offsets. Frog locomotion, reconstructed with the NMDA synergies, showed a partially overlapping synergy activation sequence. Using the early synergy output evoked by NMDA at different spinal sites, revealed a rostrocaudal topographic organization, where each synergy is preferentially evoked from a few, albeit overlapping, cord regions. Comparing the locomotor synergy sequence with this topography suggests that a rostrocaudal traveling wave would activate the synergies in the proper sequence for locomotion. This output was reproduced in a two-layer model using this topography and a traveling wave. Together our results suggest two CPG components: modules, i.e., synergies; and temporal patterning, seen as a temporal grid in the cat, and a traveling wave in the frog. Animal and limb navigation have similarities. Research relating grid cells to the theta rhythm and on segmentation during navigation may relate to our temporal grid and traveling wave results. Winfree's mathematical work, combining critical phases and a traveling wave, also appears important. We conclude suggesting tracing, and imaging experiments to investigate our CPG model.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,003 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».