A keresztirányú ív fontos szerepet játszhat az emberi láb merevségében

A gyaloglás és a futás a testünket meghaladó erőknek teszi ki a lábunkat. Úgy gondolták, hogy a lábak hosszanti íve okozza, hogy a lábak nem deformálódnak ilyen terhelés alatt. A Warwicki Egyetem, az Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University of Japan és a Yale University kutatói azonban illusztrálták, hogy a keresztirányú boltív fontosabb lehet ennek a merevségnek a szempontjából.

szerepet

A lábmerevség korábbi elméletei a hosszanti ívet vizsgálják, azonban a Nature folyóiratban, február 26-án megjelent „Az emberi láb merevsége és a keresztirányú ív evolúciója” című cikkben a Warwicki Egyetem kutatói együttműködve dolgoznak. a Yale Egyetemmel és az OIST Graduate University-vel javasolja, hogy a keresztirányú ív ugyanolyan fontos szerepet játszhat.

Az együttműködés során kiderült, hogy a keresztirányú ív a lábmerevség nagyobb forrása, mint az előző munkában a hosszanti ív miatt. Azt is felfedezték, hogy a keresztirányú ív több mint 3,5 millió évvel ezelőtt szinte emberivé vált.

Ez az együttműködés Dr. Shreyas Mandre, a Warwicki Egyetem Matematika Tanszékétől, Mahesh Bandi professzor, az Okinawai Tudományos és Technológiai Intézet Végzős Egyetem (OIST) Nemlineáris és nem egyensúlyi Fizikai Osztálya és Madhusudhan Venkadesan professzor közreműködésével, a Yale Egyetemtől az Emberi Határok Tudományos Program fiatal nyomozói díját finanszírozta.

A szerzők szerint ez a kutatás további munkára ösztönzi a keresztirányú ívek szerepét a podiatria és az evolúciós antropológia tudományterületein. Ezek a felismerések inspirálhatják a protetikus és robotizált lábak új terveit is.

A keresztirányú ív szerepét egyszerűbben meg lehet érteni egy vékony papírlap megnézésével. Ha a rövid szélét laposan tartják, a lepedő floppy és kis súly alatt megereszkedik. De hajlítsa meg kissé az élét, és még 100-szor akkora súly sem túlzott.

A lapos vékony tárgyak, például a papírlapok, könnyedén hajlanak, de sokkal nehezebb kinyújtani. A lap keresztirányú görbülete a keresztirányú nyújtáshoz kapcsolódik, amikor megpróbálja meghajlítani. A görbület miatti hajlítás és nyújtás ezen összekapcsolása az alapelve a keresztirányú ív merevítő szerepének. "

Dr. Shreyas Mandre, a Warwicki Egyetem Matematikai Tanszéke

Kapcsolódó történetek

De mivel a láb több mechanikai funkciót is ellát, szerkezete bonyolultabb, mint a papírlap. Ezért a láb "ellapítása" a görbület okozta merevedés hipotézisének teszteléséhez azonosíthatatlan zavaró változókat tartalmazhat. Ennek a nehézségnek a leküzdésére a kutatók ötletesen megzavarták az alapelvet, miközben a keresztirányú ívet érintetlenül tartották.

"Az alapelv megértése lehetővé tette számunkra a láb mechanikus utánzatainak felépítését, amelyek olyan rugókat tartalmaznak, amelyek utánozzák a láb rugalmas szövetét. A keresztirányú rugók megzavarása ezekben a mimikákban ugyanolyan hatású volt, mint ellapítva őket" - magyarázza Ali Yawar, társszerző. a tanulmány szerzője.

"Megzavartuk a görbület által kiváltott merevség alapelvét az emberi cadavericus lábakban a keresztirányú szövet transzformálásával, ami majdnem a felére csökkentette a láb közepének merevségét" - mondta Carolyn Eng, a cikk másik társszerzője. Összehasonlításképpen, az 1980-as évek kísérletei a merevítő mechanizmus megszakítására a hosszanti ív miatt csak körülbelül 25% -kal csökkentették a merevséget.

Ez a kutatás az emberi ősfajok fosszilis nyilvántartásának új értelmezését is injektálja, különös tekintettel a kétlábúság megjelenésére. A kutatók megfogalmazták a keresztirányú ív mértékét, figyelembe véve a lábak hosszának és vastagságának változásait. Az intézkedést a rokon fajok, például a majmok, az emberi ősfajok és néhány távoli rokonságban lévő főemlősök összehasonlítására használták.

"Bizonyítékaink arra utalnak, hogy egy emberszerű keresztirányú boltív több mint 3,5 millió évvel ezelőtt, egész 1,5 millió évvel a Homo nemzetség megjelenése előtt alakult ki, és kulcsfontosságú lépés volt a modern emberek evolúciójában" - magyarázza Venkadesan professzor. Hipotézist ad arról is, hogy az Australopithecus afarensis, ugyanaz a faj, mint a Lucy kövület, akiről úgy gondolják, hogy nem rendelkezik hosszanti irányban ívelt lábbal, hogyan hozhat létre olyan nyomokat, mint az emberek, amelyeket Laetoliban fedeztek fel.