Zwang gekoppelt nichtlinearer Oszillatoren: Studien zur intersegmentalen Koordination im Lokomotorischen Zentralmuster-Generator der Neunaugen

Dieses Papier berichtet über die Ergebnisse einer Untersuchung der grundlegenden Mechanismen, die der intersegmentalen Koordination in der Lokomotion von Neunaugen zugrunde liegen, unter Verwendung eines kombinierten mathematischen und biologischen Ansatzes. 2. Mathematisch wird der zentrale Muster-Generator (CPG) der Neunaugen als eine Kette von gekoppelten nichtlinearen Oszillatoren beschrieben; experimentell wurde der Einfluss von auferlegtem Bewegungstraining auf die fiktive Lokomotion untersucht. Die Interpretation der Ergebnisse im Kontext der Theorie ermöglicht es, Schlussfolgerungen über die Art der aufsteigenden und absteigenden Kopplung im spinalen CPG der Neunaugen zu ziehen. 3. Die Theorie sagt voraus und die Daten zeigen, dass 1) je größer die Anzahl der Oszillatoren in der Kette ist, desto kleiner ist der Bereich der Frequenz des aufgezwungenen Bewegungsrhythmus und 2) es möglich ist, sowohl über als auch unter der Ruhefrequenz an einem Ende zu entrainieren, aber nur über oder unter am anderen Ende. 4. Im Kontext der experimentellen Ergebnisse deutet die Theorie Folgendes an: 1) Aufsteigende Kopplung setzt die intersegmentalen Phasenverzögerungen, während absteigende Kopplung die Frequenz der gekoppelten Oszillatoren verändert; 2) es gibt Unterschiede in der aufsteigenden und absteigenden Kopplung, die nicht nur die Stärke betreffen; und sie legt auch nahe, dass 3) Kopplung die Oszillatoren verlangsamt.