Новый взгляд на то, как мы учимся ходить

Новое совместное исследование итальянских и американских ученых показывает, что учась ходьбе, дети используют два основополагающих принципа, присущих новорожденным (шаговый рефлекс), а в младенческом возрасте к ним добавляются еще два. Этот процесс развития сходен с теми, что характерен для некоторых животных: крыс, кошек, макак и цесарок, что позволяет предположить, что способность к передвижению у различных биологических видов может быть основана на единой наследственной нейронной сети.

До настоящего момента считалось, что факт прямохождения человека на двух ногах доказывает, что примитивные схемы нервной регуляции (свойственные новорожденным) быстро заменяются уникальными образцами, свойственными только человеку, но новые данные опровергают этот постулат.

Исследователи под руководством Франческо Лакуанити из Центра космической биомедицины при Университете Рима, использовали методы кинематики, кинетики и электромиограммы для изучения локомоции (или двигательной активности). Они регистрировали электрическую активность в двадцати мышцах детей в возрасте 2-7 дней от роду в тот момент, когда их держали вертикально с опорой на горизонтальную поверхность. Новорожденные автоматически начинали совершать шаговые движения, как только их ножки касались поверхности. Однако этот рефлекс исчезает через несколько недель, заменяясь в дальнейшем преднамеренными попытками ребенка к ходьбе.

Результаты, наблюдаемые у новорожденных, сравнивались затем с манерой ходьбы младенцев, детей младшего дошкольного возраста и взрослых. Также производились сопоставления с предыдущими данными о способе двигательной активности новорожденных детей и животных.

Исследователи обнаружили, что до того момента, как ребенку исполнится один год, когда он делает первые самостоятельные шаги, соответствующие нейронные механизмы схожи с теми, что характерны для животных, упоминаемых выше: один из механизмов – это сгибание и разгибание ног, а второй – поочередные движения конечностей.

Эти механизмы точно регулируются по мере роста и развития ребенка, но не исчезают и не заменяются присущими исключительно человеку особенностями ходьбы. Нейронные механизмы, контролирующие мышцы, которые отвечают за прямохождение на двух ногах, основываются на тех же примитивных нейронных сигналах, что и у ряда животных видов.

У младенцев помимо двух основополагающих нейронных механизмов, добавляются еще два: один из них отвечает за малые перемещения, такие как перераспределение веса между пальцами ног и пяткой, и контролирует синхронизацию работы мышц. Эти четыре механизма характерны и для некоторых животных, но по мере того, но к моменту взросления человека эти механизмы изменяются таким образом, что начинают принципиально отличаться от животных.

Результаты оказались неожиданными для ученых, поскольку способ передвижения животных (кошек, крыс и тем более птиц) слишком отличен от человеческого, а центральная нервная система человека намного сложнее.

Результаты работы были представлены в журнале Science.