NYHET
Ett helt nytt sätt att se på hur hjärnan lyckas göra våra kroppsrörelser både snabba och smidiga presenteras nu i tidskriften Nature. Huvudförfattare är fysiologen Andrew Pruszynski, postdoktor vid Umeå universitet.
Även om fysiken bakom våra kroppsrörelser är mycket komplicerad, klarar hjärnan att hantera dessa beräkningar blixtsnabbt och varje gång vi rör en fena.
Den här studien använder registreringar från apor och kompletterande försök på människor för att visa att fysiken bakom kroppsrörelserna hanteras i en signalväg till motorikcentrum i hjärnbarken. Att kroppsdelar som är förbundna med leder mekaniskt påverkar varandra är välkänt. Puffar man t.ex. till överarmen så får man alltid en rörelse också i underarmen. Man måste också aktivt hindra rörelser i armbågen för att kunna röra enbart axelleden och omvänt. Hur hjärnan löser sådana problem har inte varit känt vid vare sig viljemässiga armrörelser eller när man behöver korrigera för störningar av armens position. Vad Pruszynski och han medarbetare vid kanadensiska Queen's University Kingston, Ontario, nu har visat är att det är just den motoriska hjärnbarken som rasande snabbt – på mindre än 70 tusendels sekunder – utlöser korrekta muskelreaktioner på mekaniska störningar av armpositionen.
Den häpnadsväckande snabbheten belyser hjärnans förmåga att snabbt och kontinuerligt reda ut fysiken bakom våra rörelser för att göra dem både mjuka och smidiga. Svårigheterna med att få konstgjorda lemmar och robotar att röra sig ”naturligt” beror i hög grad på att de inte har den här ständigt pågående återkopplingen och att de saknar förmågan att kompensera för mekaniska effekter mellan olika kroppsdelar. Det är huvudorsaken till att också en mycket avancerad robot visar en stapplande och mekanisk gångstil i jämförelse med en människas.
De här rönen innebär ett helt nytt sätt att se på hur hjärnbarken arbetar med kroppsmotoriken. De kan leda till bättre konstruktioner av robotar och gränssnitt mellan människa och maskin. I förlängningen ligger också förbättrad behandling för patienter med störningar i sina rörelsefunktioner, till exempel efter en stroke.
Andrew Pruszynski är postdoktor i fysiologi vid Institutionen för integrativ medicinsk biologi. Han kommer från Polen och har tidigare i år antagits till det europeiska Human Frontier Science Program för forskning om komplexa biologiska system (se http://www.hfsp.org/). Han är engelsktalande och nås för tillfället bäst på e-post andrew.pruszynski@physiol.umu.se
Referens
Pruszynski JA, Kurtzer I, Nashed JY, Omrani M, Brouwer B, Scott SH. Primary motor cortex underlies multi-joint integration for fast feedback control. Nature 28 sept. 2011 www.nature.com/ doi:10.1038/nature10436
