神経振動子
Ekebergの神経モデルとは異なるが、Ayersらはロブスター型ロボット用に開発した神経モデルをヤツメウナギ型ロボットの遊泳運動に応用した。ヤツメウナギの運動解析結果と同様な波を前後に送ることにより前進・後進・方向転換などを行うことができる。胴体は5つのセグメントから構成され、形状記憶合金により駆動される。センサ情報に基づく適応(行動の選択)は今後の課題となっている。 CPG の活動を統御する上位の神経機構として、脳幹の特定の領域であるMLR(Mesencephalic Locomotor Region)への電気刺激が CPG によるロコモーション生成を誘発するという証拠が報告されている。
ヒトにおいても新生児や胎児で脚のリズミックな運動が起こることから歩行パターンを生成するリズム発生回路網の存在が示唆され、 多賀はCPGとして松岡により提案された神経振動子を用い、矢状面内の二足歩行運動シミュレーションを行った。二足歩行モデルの各関節の駆動を行う神経振動子を適切に結合することにより、腰・膝・足首の関節は神経振動子の振動に伴って二足歩行運動を生成する。 小野らは脚式移動を適応可能な振動と考え、受動歩行可能な二足歩行モデルのロール運動について、横方向にスライドする可動質量を駆動するアクチュエータ出力に支持脚ロール角度をフィードバックすることにより自励 (self-exited) 振動系を構成している。また、胴体のないピッチ平面二足歩行モデルにおいて,遊脚・膝関節角度を腰関節トルクにフィードバックし,受動膝関節のクラッチを併用することにより自励振動型の二足歩行が可能である。
更に柳原による実験ではそれぞれ異なる速度で駆動できる3つのベルトからなるトレッドミルを 上丘の前縁と乳頭体の下縁を結ぶ脳幹で断ち切られ、間脳と中脳の連絡は完全に断たれている除脳ネコを歩行させた。3つのベルトが等速の条件では、健常のネコと同じウォークと呼ばれる標準的な歩行パターンでトレッドミル上を歩行する。歩行しているところを左前脚のベルトだけを他の1.7倍速で駆動する外乱下では、 1回目は各脚の歩行周期および両脚支持相の長さは1歩ごとに非常に大きく変化し、歩行パターンも定常的なものは観察されないが、数分後の休憩をはさんで2回目では数歩でウォークとは異なる新しい定常的な歩行パターンで歩き、3回目には最初からその歩行を行う。
除脳ネコを用いた研究によると、脊椎動物の歩行リズムを生成するCPGは脊髄中に存在し、歩行は中脳以下の比較的低レベルの神経系において自律的に生成され、トレッドミルの速度に応じて歩容が変化し、皮膚感覚刺激に対してリズミックな運動指令の位相をシフトしてリズムをリセットする (位相リセット) ような調整が行われることが知られている。CPGの特性は生物学や神経生理学において活発に調べられ、CPGはセンサ入力なしでもリズムを生成すること、CPGは周期的なセンサ入力に簡単に引き込まれることなどが知られている。
高次の脳機能を持たない動物であっても移動運動を可能としていることは知られており、脊椎動物の歩行リズムを生成するCPGは脊髄中に存在し、歩行は脳幹(中脳)以下の比較的下位の神経系において自律的に生成されていることが明らかになっている。 嚥下の運動を引き起こすCPGは下位脳幹あるいは脊髄に存在すると考えられている。
歩行パターン生成の神経回路網を実験動物で同定したような方法はヒトでは取れず、 現在も研究されているが細胞レベルでの研究はまだ不十分で、ネコなどの高等動物のCPGがどのような神経回路から構成されているのかは明らかになっていない。