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The Bcm rule allows a spinal cord model to learn rhythmic movements

Kohler, Matthias und Röhrbein, Florian und Knoll, Alois und Albu-Schäffer, Alin Olimpiu und Jörntell, Henrik (2023) The Bcm rule allows a spinal cord model to learn rhythmic movements. Biological Cybernetics, 117 (4-5), Seiten 275-284. Springer. doi: 10.1007/s00422-023-00970-z. ISSN 0340-1200.

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Offizielle URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s00422-023-00970-z

Kurzfassung

Currently, it is accepted that animal locomotion is controlled by a central pattern generator in the spinal cord. Experiments and models show that rhythm generating neurons and genetically determined network properties could sustain oscillatory output activity suitable for locomotion. However, current central pattern generator models do not explain how a spinal cord circuitry, which has the same basic genetic plan across species, can adapt to control the different biomechanical properties and locomotion patterns existing in these species. Here we demonstrate that rhythmic and alternating movements in pendulum models can be learned by a monolayer spinal cord circuitry model using the Bienenstock-Cooper-Munro learning rule, which has been previously proposed to explain learning in the visual cortex. These results provide an alternative theory to central pattern generator models, because rhythm generating neurons and genetically defined connectivity are not required in our model. Though our results are not in contradiction to current models, as existing neural mechanism and structures, not used in our model, can be expected to facilitate the kind of learning demonstrated here. Therefore, our model could be used to augment existing models.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/223571/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:The Bcm rule allows a spinal cord model to learn rhythmic movements
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kohler, MatthiasTUMNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Röhrbein, FlorianFlorian.Roehrbein (at) in.tum.dehttps://orcid.org/0000-0002-4709-2673NICHT SPEZIFIZIERT
Knoll, Aloisknoll (at) in.tum.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Albu-Schäffer, Alin OlimpiuAlin.Albu-Schaeffer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5343-9074209320622
Jörntell, Henrikhenrik.jorntell (at) med.lu.seNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:18 August 2023
Erschienen in:Biological Cybernetics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:117
DOI:10.1007/s00422-023-00970-z
Seitenbereich:Seiten 275-284
Verlag:Springer
ISSN:0340-1200
Status:veröffentlicht
Stichwörter:spinal cord
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Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013)
Hinterlegt von: Strobl, Dr.-Ing. Klaus H.
Hinterlegt am:23 Mär 2026 08:42
Letzte Änderung:23 Mär 2026 08:42

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