Un equipo multidisciplinar de investigadores de las universidades japonesas de Tohoku y Hokkaido, así como del Instituto Federal suizo de Tecnología, de Lausana y de la Universidad de Ottawa, con el apoyo del Programa de Ciencias Human Frontier, ha descifrado el mecanismo de control motor flexible a la navegación anfibia. Los detalles de este curioso descubrimiento aparecen publicados en Scientific Reports.
Los animales se mueven de forma adaptativa en diversos entornos coordinando de manera flexible su cuerpo y extremidades.
En particular, los animales anfibios, como las salamandras y ciertos peces, poseen una adaptabilidad sobresaliente: pueden moverse entre sustratos cualitativamente diferentes, es decir, tierra y agua, cambiando de manera flexible sus patrones de coordinación corporal en tiempo real.
Hasta ahora, se desconocían los mecanismos esenciales que subyacen en cómo los animales anfibios coordinan su cuerpo y sus apéndices durante la locomoción adaptativa.
El ciempiés, modelo de navegación anfibia
Para desvelar este interrogante, los investigadores dirigidos por el profesor Akio Ishiguro, del Instituto de Investigación de Comunicación Eléctrica de la Universidad de Tohoku, se centraron en una especie concreta de ciempiés, denominada Scolopendra subspinipes mutilans.
Este animal tiene la peculiaridad de que se desplaza sobre la tierra coordinando sus numerosas patas pero, cuando entra en el agua, nada doblando el tronco del cuerpo de manera similar a una anguila.
La estructura corporal homogénea y segmentada del ciempiés facilita la visualización de los cambios de comportamiento a medida que cruza entre los ambientes terrestres y acuáticos, lo que lo convierte en un excelente modelo animal.
Locomoción adaptativa
Los investigadores plantearon la hipótesis de que las señales de caminar o nadar generadas en el cerebro se envían posteriormente a través de redes neuronales distribuidas por el sistema nervioso central y situadas a lo largo del cuerpo.
Estas señales cerebrales pueden ser anuladas por otras sensoriales que siente el sistema nervioso periférico de las extremidades cuando tocan el suelo al caminar.
Los investigadores describieron este mecanismo de múltiples señales matemáticamente y reprodujeron el comportamiento de los ciempiés en diferentes situaciones, a través de simulaciones gracias a una plataforma informática.
El profesor Akio Ishiguro espera que su hallazgo proporcione información sobre el mecanismo esencial que subyace a la locomoción adaptativa y versátil de los animales. También ayudará a desarrollar robots que puedan moverse en diversos entornos al cambiar de manera flexible los patrones de coordinación corporal.
