神经中枢模式发生器（CPG）信号在没有来自任何感觉反馈或更高控制中心的节奏输入的情况下能够指挥协同的节奏运动模式，而且具有很强的鲁棒性和适应能力。关于神经信号推动节奏运动和定向运动的神经-肌肉偶联化学力学机制一直是悬而未解的问题。化工学院高庆宇课题组与Brandeis大学同行合作，在此领域取得工作取得新进展，形成论文“Chemomechanical Origin of Directed Locomotion Driven by Internal Chemical Signals”。

该研究成果运用自振荡胶模拟神经信号（化学脉冲波）与肌肉（刺激响应胶）之间的偶联作用开展化学力-动力学机制分析，利用对称边界条件，在无外在环境不对称作用甚至没有任何环境影响输入时，体系可产生定向和协同节奏的运动——即具有神经中枢模式发生器（CPG）的功能；同时揭示模拟脉冲神经信号结构和局部动力学决定运动的方向和速度，脉冲信号内部推拉作用的代数值决定移动方向，局部动力学同宿分岔引起推拉力主导性的转变——决定运动模式和运动方向的转换；进一步数值分析表明脉冲波信号具有抵抗环境噪声引起随机涨落的能力，即自振荡胶运动具有CPG鲁棒性和适应能力。

研究论文第一作者为化工学院博士后任林，部分工作在学校分析测试与计算中心集群工作站上完成，论文已发表在学术刊物Science子刊Science Advances(2020, 6, eaaz9125)。

新闻来源：化工学院 吉琛摄影：责任编辑：李秀审核:刘尊旭