Crédito: Universidade de Tohoku
Uma lesão medular na maioria dos vertebrados provavelmente inibe a locomoção e induz paralisia – não assim nas enguias. Eles não apenas possuem a capacidade de se mover pela água e, surpreendentemente, através da terra quando intactos, mas também podem continuar a nadar, mesmo que a medula espinhal seja cortada.
Os mecanismos neurais por trás dessas habilidades incríveis permanecem um mistério. Revelar mais sobre os mecanismos de controle por trás da locomoção semelhante a uma enguia, pode melhorar radicalmente o desenvolvimento de robôs para permitir melhor que eles naveguem em ambientes diversos e desafiadores.
Um grupo internacional de pesquisadores fez exatamente isso integrando dois tipos de feedback sensorial em um modelo de circuito neural para peixes alongados do tipo enguia e testando-o com simulação de computador e experimentos com um robô real. Suas descobertas revelaram que as enguias dependem de sinais de seus corpos – como a sensação de alongamento e pressão na pele – para se ajustar a diferentes ambientes. Esses sinais, juntamente com o ritmo embutido do sistema nervoso, podem ser suficientes para manter o movimento coordenado mesmo após uma lesão grave da medula espinhal.
Os detalhes das descobertas são publicados em Anais da Academia Nacional de Ciências.
Crédito: Universidade de Tohoku
“Nossas descobertas ajudarão a projetar robôs altamente adaptáveis capazes de navegar em ambientes complexos e imprevisíveis”, explicou Kotaro Yasui, professor assistente do Instituto de Pesquisa Fronteira da Universidade de Tohoku para Ciência Interdisciplinar (FRIS) e principal autor do estudo.
Yasui e colegas se propuseram a encontrar o princípio de controle por trás do movimento de Eels. Eles primeiro desenvolveram um modelo matemático de um circuito neural que integra dois feedbacks sensoriais: alongamento e pressão. O modelo assumiu que cada segmento corporal possui seu próprio circuito neural, como um gerador de padrões centrais, que produz ritmos de movimento regulados por esses sinais sensoriais.
Eles testaram seu modelo com simulações de computador e experimentos robóticos, onde o modelo rapidamente produziu natação estável graças ao feedback sensorial. Esse mesmo circuito neural também permitiu que o robô rastejasse em terra e navegasse em torno de obstáculos, com o feedback de alongamento sendo vital para pressionar os obstáculos para gerar impulso para a frente.
Visão geral deste estudo. (A) Esquema do modelo do corpo e do circuito neural de peixes alongados, como enguias. (B) Imagem CAD do robô de enguia desenvolvido. (C) Nossa abordagem interdisciplinar combinando experimentos de animais, simulação e robô. (D) testou vários circuitos neurais. Crédito: Anais da Academia Nacional de Ciências (2025). Doi: 10.1073/pnas.2422248122
Para explorar como as enguias mantêm o movimento após a lesão medular, o grupo conduziu experimentos de transecção da medula espinhal com enguias reais e experimentos de simulação e robô correspondentes usando o modelo de circuito neural com o feedback de alongamento e pressão. Experimentos de simulação e robô revelaram que a combinação de feedback multissensorial e a capacidade intrínseca de geração de ritmo dos circuitos permite que o corpo sincronize seus movimentos no local da lesão, mesmo sem a entrada do cérebro.
O estudo teve o benefício adicional de promover nossa compreensão evolutiva da locomoção.
“The discovery that a swimming neural circuit also supports movement on land suggests that vertebrates may not have needed an entirely new neural circuit when they transitioned to land; rather, flexible swimming circuits were repurposed, reducing the need for complex top-down control while enabling effective movement across different environments,” explained Akio Ishiguro, a professor at Tohoku University’s Research Institute of Electrical Communication (RIEC) and co-author of o papel.
Mais informações: Kotaro Yasui et al, Feedback multissensorial torna os circuitos de natação robustos contra a transecção da coluna vertebral e permitem rastejamento terrestre em peixes alongados, procedimentos da Academia Nacional de Ciências (2025). Doi: 10.1073/pnas.2422248122
Fornecido pela Universidade de Tohoku
Citação: alongamento e pressão, as chaves das habilidades locomotivas notáveis das enguias, informam o desenvolvimento de novos robôs (2025, 5 de setembro) recuperados em 8 de setembro de 2025 em https://techxplore.com/news/2025-09-pressure-keys-eels-reelkable-locomotive.html
Este documento está sujeito a direitos autorais. Além de qualquer negociação justa para fins de estudo ou pesquisa particular, nenhuma parte pode ser reproduzida sem a permissão por escrito. O conteúdo é fornecido apenas para fins de informação.
