Central Pattern Generator

Central Pattern Generator

Central Pattern Generator(中樞模式發生器)是產生動物節律運動行為的生物神經環路,它由一系列神經振盪器組成,是神經振盪器與多重反射迴路系統集成在一起組成的一個複雜的分散式神經網路。

簡介

Central Pattern Generator Central Pattern Generator

中樞模式發生器(Central Pattern Generator)

運動是動物維繫個體生存和種族繁衍的基本功能之一。運動一般可分為三大類:反射運動、隨意運動和節律性運動.反射運動是最簡單、最基本的運動,它產生的運動有定型的軌跡;隨意運動通常是為了達到某種目的而指向一定目標的運動;節律性運動介於這兩類運動之間,如呼吸、咀嚼、行走等,這類運動可以隨意開始或者停止,一旦開始,就能自動重複進行而不再需要意識的參與.一般而言,產生節律運動活動的神經環路被稱為中樞模式發生器(central patterngenerator, CPG)。

內容

動物節律運動的指令可由CPG獨立產生,由神經—肌肉耦聯和運動覺反饋系統產生穩定的運動模式,同時,組成CPG的神經網路結構和突觸強度的變化受到包括大腦皮層等高級中樞的調控,使動物的節律運動模式具有更好的適應性和可塑性。

基於CPG的機器人運動控制

動物的眾多節律運動,據研究發現都是由脊髓中的一種 中樞模式發生器(Central Pattern Generator)來實現的。比如呼氣,走路,咀嚼等等,這些運動並不需要多少大腦的指令就可以靈活自如的實現。基於CPG的機器人節律運動也成為科學家研究的熱點。人們希望像動物的節律運動那樣實現仿生機器人的逼真控制,並具有與環境適應的能力。

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