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Human short-latency reflexes show precise short-term gain adaptation after prior motion

Stratmann, Philipp und Schmidt, Annika und Höppner, Hannes und van der Smagt, Patrick und Meindl, Tobias und Franklin, David und Albu-Schäffer, Alin Olimpiu (2024) Human short-latency reflexes show precise short-term gain adaptation after prior motion. Journal of Neurophysiology. American Physiological Society. doi: 10.1152/jn.00212.2024. ISSN 0022-3077.

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Offizielle URL: https://journals.physiology.org/doi/abs/10.1152/jn.00212.2024

Kurzfassung

The central nervous system adapts the gain of short-latency reflex loops to changing conditions. Experiments on biomimetic robots showed that reflex modulation could substantially increase energy efficiency and stability of periodic motions if, unlike known mechanisms, the reflex modulation both acted precisely on the muscles involved and lasted after the motion. This study tests the presence of such a mechanism by having participants repeatedly rotate either their right elbow or shoulder joint, before perturbing either joint. The results demonstrate a mechanism that modulates short-latency reflex gains after prior motion with joint-specific precision. Enhanced gains were observed hundreds of milliseconds after movement cessation, a time scale well-suited to quickly adapt overall periodic motion cycles. A serotonin antagonist significantly decreased these post-movement gains diffusely across joints. But blocking serotonin did not affect the joint-specificity of the gain scaling more than a placebo, suggesting that serotonin sets the overall reflex gain across joints after movement by an effect that is modulated in a joint-specific manner by an unidentified neural circuit. These results confirm the existence of a new, joint-specific, fast, persistent adaptation of short-latency reflex loops induced by motion in human arms.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/208703/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Human short-latency reflexes show precise short-term gain adaptation after prior motion
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Stratmann, PhilippTechnische Universität Münchenhttps://orcid.org/0000-0001-6791-9159NICHT SPEZIFIZIERT
Schmidt, Annikaannika.schmidt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4718-4201171806202
Höppner, Hanneshannes.hoeppner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3184-7653NICHT SPEZIFIZIERT
van der Smagt, Patricksmagt (at) brml.orgNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Meindl, TobiasNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Franklin, DavidTUMNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Albu-Schäffer, Alin OlimpiuAlin.Albu-Schaeffer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5343-9074171806204
Datum:30 Oktober 2024
Erschienen in:Journal of Neurophysiology
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1152/jn.00212.2024
Verlag:American Physiological Society
ISSN:0022-3077
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Compliant movements; CNS motor feedback; short-latency refex adaptation; serotonergic neuromodulation
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Robotik
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RO - Robotik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Basistechnologien [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013)
Hinterlegt von: Strobl, Dr.-Ing. Klaus H.
Hinterlegt am:15 Nov 2024 14:21
Letzte Änderung:15 Nov 2024 14:21

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