對于大多數脊椎動物（如大部分魚類）而言，脊髓（中樞神經系統）損傷意味著癱瘓的命運。然而鰻魚卻打破了這一鐵律，它們不僅能在水中優雅游動，甚至能上岸爬行，更驚人的是，即使脊髓被完全切斷，它們仍能保持游泳能力。
這背后究竟隱藏著怎樣的奧秘？一個國際研究團隊終于揭開了謎底，他們的發現不僅登上了《美國國家科學院院刊》，更為新一代高度自適應機器人的設計提供了全新思路。
一起來看看。
▎自然界的奇跡：鰻魚的逆天運動能力
對鰻魚進行分析后，研究人員發現：鰻魚的運動控制是一個“中央指導+地方自治”的精妙系統。
中樞神經系統（中央指導）：像一名指揮，內置的“神經振蕩器”負責打下節拍，產生肌肉收縮的基礎節奏，這是啟動和維持運動的“總綱領”。
周圍神經系統（地方自治）：身體各段是高度自治的“樂手”，通過兩種方式實時感知自身和環境狀態：①拉伸反饋：感知自己身體的彎曲程度，確保動作流暢協調；②壓力反饋：感知皮膚受到的水和地面的壓力，從而根據環境阻力調整發力。
兩者如何結合？
感覺反饋（地方情報）會實時傳入神經振蕩器（樂手），動態微調基礎節律。這使得運動指令能根據實際情況靈活變化，從而適應水、陸等不同環境。
為何能抵御通信中斷（脊髓損傷）？
即使大腦指令因脊髓切斷無法下達（指揮與樂手失聯），身體下段的“地方自治”系統依然有效：自身的“神經振蕩器”能自發產生節律；局部感覺反饋提供了足夠的信息，讓各段身體能相互協調、同步，繼續運動。
▎從理論到實踐：機器人實驗驗證
理論需要通過實踐驗證。研究團隊不僅進行了計算機模擬，還構建了真實的仿生機器人來測試他們的模型。
實驗結果令人振奮：基于感覺反饋的控制模型不僅能讓機器人在水中高效游動，還能自主切換到陸地爬行模式，甚至能夠繞開障礙物繼續前進。
特別值得注意的是，在陸地運動中，拉伸反饋發揮著更為重要的作用——它幫助機器人通過推抵障礙物來產生向前推進的力，類似于人類用手撐地前進的方式。
A 鰻魚神經機械模型。身體由通過左右拮抗肌連接的10個剛性身體節段組成。每個節段都有一個局部神經回路，包含一個振蕩器和一對側向壓力傳感器與拉伸傳感器。
B 機器人模型，該機器人用于實施假設的控制回路并評估在水生和陸地環境中的運動性能。
C 闡明整個研究的完整閉環流程的綜合方法。生物學觀察（鰭魚）→ 理論建模（A）→ 仿真測試 → 物理驗證（B）→ 分析與生物學對比 → 修正模型...
D 測試的不同控制配置。C：振蕩器之間的中央耦合；P：壓力反饋；S：拉伸反饋。通過這種“控制變量”的方法，可以精確地分析出到底是中央指令（C） 更重要，還是局部感覺（P和S） 更重要，或者是兩者結合的效果最好。
研究最引人入勝的部分在于對脊髓損傷后運動維持機制的解釋。通過對比真實鰻魚的脊髓橫斷實驗和機器人模擬實驗，研究人員發現：
局部感覺反饋和回路自振蕩能力的結合，使得身體在失去大腦指揮后仍能保持協調運動。這意味著即使在脊髓完全切斷的情況下，損傷部位以下的神經回路仍然能夠通過身體提供的感覺信號自主維持節律性活動，并實現各段之間的同步協調。
這一發現解釋了為什么鰻魚相比哺乳動物具有如此強的損傷恢復能力。
▎進化啟示：從水生到陸生的過渡密鑰
這項研究揭示了脊椎動物從水生到陸生進化過渡的一個重要機制：生物可能無需演化出全新的神經控制系統，而是通過重新利用和調整已有的游泳神經回路來適應陸地運動。這一發現不僅為進化生物學提供了新見解，也為機器人技術帶來了突破性啟示。
據研究人員介紹，“靈活的游泳神經回路被重新利用，降低了對復雜自上而下控制的需求”，這種進化策略顯得格外“經濟”?；谶@一原理開發的仿生機器人，采用局部感覺反饋的控制架構，能夠像鰻魚一樣通過身體與環境的實時互動來調整運動策略，而不依賴精確的環境模型或復雜的中央計算。
此類高度自適應機器人在災難救援、地質勘探和基礎設施檢測等領域具有廣泛應用前景。它們能夠在倒塌建筑的瓦礫中自主穿行，在從水域到岸畔的復雜地形中無縫切換，以及在管道隧道等狹窄空間執行檢測任務。這項研究證明，自然界中最簡單、最局部的解決方案，往往能解決最復雜、最全局的挑戰。
論文信息：Kotaro Yasui et al, Multisensory feedback makes swimming circuits robust against spinal transection and enables terrestrial crawling in elongate fish, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2422248122