11、行为机制与学习发育的奥秘探索

行为机制与学习发育的奥秘探索

1. 行为机制中的运动模拟与损伤后果

在对生物行为机制的研究中，昆虫行走的模拟是一个有趣的案例。通过模拟昆虫的行走，我们可以深入了解其运动的原理。模拟的昆虫中，三条标记黑点的腿着地，其余腿抬起。当昆虫的重心落在支撑点形成的多边形内时，它是稳定的，否则就会倒下。昆虫的移动是根据所有腿对地面施加的力的总和来实现的。

在控制昆虫腿部运动的神经网络方面，有特定的结构。网络接收来自本体感受器测量的腿与身体之间角度的输入，输出则发送到腿部肌肉和其他网络。通过模拟进化设置网络权重，以快速行走作为适应度标准，最终实现了高效的行走，采用了所谓的三脚架步态，即六条腿协调成两组，每组三条，两组交替推动，一组推动时另一组抬起，这正是快速移动昆虫实际使用的步态。

除了昆虫，其他生物的运动也有其独特的神经机制。例如，七鳃鳗通过脊髓产生神经活动的行波，使身体从前到后波动，从而推动自身前进。基于对潜在神经网络的详细神经生理学模型，我们已经很好地理解了这种波的产生以及如何调节它以实现转向和不同速度的移动。此外，蟑螂的行走和逃跑、蟾蜍和青蛙的猎物捕获以及水蛭的游泳等系统也得到了较好的研究。

神经系统的损伤后果也是研究的重要方面。与人类工程产品（如电视、计算机程序）相比，神经系统对有限损伤具有较强的抵抗力。小的生物神经网络虽然可能会受到损伤的严重影响，但往往具有再生能力。例如，池塘蜗牛通过仅由三个神经元组成的中央模式发生器呼吸，即使所有连接都被切断，电路也能恢复。一般来说，小的神经系统对损伤敏感，因为每个神经元和突触都有重要且独特的贡献；而大的神经系统具有不同程度的冗余性，工作负载由许多功能相似的神经元分担，这对其鲁棒性至关重要。此外，神经系统在受损时并非被动接受，即