在人类前沿科学计划的支持下，日本东北大学、瑞士洛桑联邦理工学院、渥太华大学和北海道大学的研究人员首次破译了蜈蚣两栖运动(即在陆地上行走和在水中游泳的能力)背后的灵活运动控制机制。

动物通过灵活地协调身体和四肢来适应各种环境。特别是两栖动物，如蝾螈和某些鱼类，具有出色的适应性:它们可以通过实时灵活地改变身体协调模式，在不同的基质(即陆地和水)之间移动。两栖动物在适应性运动中如何协调身体和附属物的基本机制长期以来一直难以捉摸。

为了解决这个问题，由日本东北大学电子通信研究所的石黑明夫教授领导的研究人员专注于一种名为“残肢蜈蚣”的蜈蚣。蜈蚣通过协调多条腿在陆地上行走，但当它被放入水中时，它会折叠腿，像鳗鱼一样弯曲身体来游泳。蜈蚣的同质和分段的身体结构有助于可视化它在陆地和水生环境之间的行为变化，使其成为一个很好的动物模型。

研究人员观察了完整的和神经横断的动物从走路到游泳的转变，并假设中枢神经系统、周围神经系统、身体和环境之间的相互作用可以解释步态的转变。特别是，他们假设大脑中产生的行走或游泳信号通过属于中枢神经系统的分布神经网络后向发送，分布在全身;这些大脑信号，可以被腿部外周神经系统在走路时接触地面时感受到的感觉信号所覆盖。研究人员用数学方法描述了这种多信号机制，并通过计算机模拟再现了蜈蚣在不同情况下的行为。

研究人员希望这一发现能够深入了解动物适应性和多用途运动的基本机制。它还将有助于开发可以灵活改变身体协调模式，在各种环境中移动的机器人。