Des chercheurs utilisent une plateforme robotique pour étudier le réseau réflexe des chats ambulants

Des chercheurs utilisent une plateforme robotique pour étudier le réseau réflexe des chats ambulants

Figure 1: Le robot quadrupède capable de reproduire les caractéristiques musculaires et les réflexes des animaux. Crédit: Université d’Osaka

Un groupe de chercheurs de l’Université d’Osaka a développé une plate-forme de robot quadrupède capable de reproduire la dynamique neuromusculaire des animaux (Figure 1), découvrant qu’une démarche régulière et des comportements expérimentaux de chats qui marchent ont émergé du circuit réflexe lors d’expériences de marche sur ce robot. Leurs résultats de recherche ont été publiés dans Frontières en neurorobotique.

On pensait qu’une démarche stable chez les animaux était générée par des systèmes nerveux complexes dans le cerveau et la moelle épinière; Cependant, des recherches récentes montrent qu’une démarche régulière est produite par le circuit réflexe seul. Les scientifiques ont découvert un candidat du circuit réflexe pour générer le mouvement de marche régulier des chats, en étudiant les mécanismes de locomotion des chats en reproduisant leur contrôle moteur à l’aide de robots et de simulations informatiques.

Les expériences utilisant des animaux étant strictement contrôlées et limitées en termes de protection animale, il est difficile d’étudier la locomotion animale. Ainsi, on ne sait toujours pas comment les systèmes nerveux découverts dans les recherches antérieures sont intégrés (c’est-à-dire comment les circuits réflexes responsables de la locomotion animale sont intégrés) dans le corps de l’animal.

Toyoaki Tanikawa et ses superviseurs, le professeur adjoint YoichiMasuda et le professeur MasatoIshikawa, ont développé un robot à quatre pattes qui permet la reproduction du contrôle moteur des animaux à l’aide d’ordinateurs. Ce robot quadrupède, qui comprend des pattes hautement rétractables pour reproduire la flexibilité des animaux et des moteurs contrôlables en couple, peut reproduire les caractéristiques musculaires des animaux. Ainsi, il est possible de mener diverses expériences en utilisant ce robot au lieu des animaux eux-mêmes.

En recherchant le circuit réflexe qui contribue à la génération d’une marche régulière chez le chat grâce à des expériences robotiques, les chercheurs ont trouvé un circuit réflexe simple qui pourrait produire des trajectoires des jambes et un schéma de marche stable, qu’ils ont appelé «réflexe excitateur réciproque entre la hanche et le genou extenseurs. « 






Crédit: Université d’Osaka

Dans cette étude, les chercheurs ont constaté que:

  • Le robot a généré des mouvements de marche réguliers en reproduisant simplement le circuit réciproque dans chaque jambe du robot.
  • La démarche du robot est devenue instable lorsque le circuit réciproque a été coupé.
  • Lorsque le circuit excitateur mutuel était stimulé, le circuit produisait un phénomène appelé «prolongation de la phase d’appui». Ce résultat suggère que ce circuit est un élément important responsable de la marche chez le chat.

Les résultats de recherche de ce groupe bénéficieront à la fois aux domaines de la biologie et de la robotique. En plus d’apporter de nouvelles connaissances à la biologie, si les animaux robotiques pouvaient remplacer à l’avenir de vrais animaux, cela donnera à davantage de scientifiques la possibilité d’étudier les mécanismes de la locomotion animale dans diverses conditions expérimentales. Rapprocher la structure d’un robot de celle d’un animal conduira au développement de technologies fondamentales pour fabriquer des robots qui se déplacent et manœuvrent aussi efficacement que les animaux.

Le co-auteur Yoichi Masuda déclare: « Acquérir des connaissances sur les animaux sans utiliser d’animaux de laboratoire est également important pour les humains qui vivent avec eux. Une combinaison supplémentaire de robotique et de biologie grâce à la création de robots qui imitent les structures des animaux et leur locomotion pourrait devenir le premier pas vers la compréhension des principes qui sous-tendent les comportements des animaux et des humains.  »


Le quadrupède marchant est contrôlé et alimenté par de l’air sous pression


Plus d’information:
Toyoaki Tanikawa et coll. Un réflexe excitateur réciproque entre les extenseurs reproduit la prolongation de la phase d’appui chez le chat qui marche: analyse sur une plateforme robotique, Frontières en neurorobotique (2021). DOI: 10.3389 / fnbot.2021.636864

Fourni par l’Université d’Osaka

Citation: Les chercheurs utilisent une plateforme robotique pour étudier le réseau réflexe des chats qui marchent (2021, 11 mai) récupéré le 11 mai 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-05-robotic-platform-reflex-network-cats.html

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