Simultaneous control of forward and backward locomotion by spinal sensorimotor circuits
Notice bibliographique
Résumé
Mammals walk in different directions, such as forward and backward. In human infants/adults and decerebrate cats, one leg can walk forward and the other backward simultaneously on a split-belt treadmill, termed hybrid or bidirectional locomotion. The purpose of the present study was to determine if spinal sensorimotor circuits generate hybrid locomotion and if so, how the limbs remain coordinated. We tested hybrid locomotion in 11 intact cats and in five following complete spinal thoracic transection (spinal cats) at three treadmill speeds with the hindlimbs moving forward, backward or bidirectionally. All intact cats generated hybrid locomotion with the forelimbs on a stationary platform. Four of five spinal cats generated hybrid locomotion, also with the forelimbs on a stationary platform, but required perineal stimulation. During hybrid locomotion, intact and spinal cats positioned their forward and backward moving hindlimbs caudal and rostral to the hip, respectively. The hindlimbs maintained consistent left-right out-of-phase alternation in the different stepping directions. Our results suggest that spinal locomotor networks generate hybrid locomotion by following certain rules at phase transitions. We also found that stance duration determined cycle duration in the different locomotor directions/conditions, consistent with a common rhythm-generating mechanism for different locomotor directions. Our findings provide additional insight on how left-right spinal networks and sensory feedback from the limbs interact to coordinate the hindlimbs and provide stability during locomotion in different directions. KEY POINTS: Terrestrial mammals can walk forward and backward, which is controlled in part by spinal sensorimotor circuits. Humans and cats also perform bidirectional or hybrid locomotion on a split-belt treadmill with one leg going forward and the other going backward. We show that cats with a spinal transection can perform hybrid locomotion and maintain left-right out-of-phase coordination, indicating that spinal sensorimotor circuits can perform simultaneous forward and backward locomotion. We also show that the regulation of cycle duration and phase duration is conserved across stepping direction, consistent with a common rhythm-generating mechanism for different stepping directions. The results help us better understand how spinal networks controlling the left and right legs enable locomotion in different directions.
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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 | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 ».