O curbură a piciorului la; originea bipedismului Sciences et Avenir

Postat pe 15.03.2020 la 11:00 a.m.

Cu un picior prea flexibil, imposibil de mers. Cu toate acestea, potrivit cercetătorilor de la Universitatea Yale, rigiditatea piciorului biped depinde de două curburi ale arcului său: una longitudinală față de importanța binecunoscută și cealaltă transversală față de rolul până acum subevaluat.

Fără un picior rigid, nu poți merge. Aur fără arc transversal curbat, fără rigiditate.

„Rigiditatea piciorului uman permite împingerea eficientă în timpul mersului sau alergării și este necesară apariției bipedalismului”, spune un grup de cercetători de la Universitatea Yale (Statele Unite) într-un studiu publicat de Nature la 26 februarie 2020. Această declarație constituie un consens în cadrul comunității științifice. Oamenii posedă un picior mijlociu arcuit (curbat, în formă de arc), care este prea rigid pentru a se îndoi din față în spate: această caracteristică este cunoscută pentru a face piciorul uman suficient de puternic pentru a acționa ca o pârghie și a împinge solul la fiecare pas. Știm, de asemenea, că piciorul uman nu este total rigid, că păstrează suficientă flexibilitate și elasticitate pentru a stoca energia produsă de mușchi și a o elibera pentru a propulsa corpul înainte, ca un arc. Prin urmare, gradul foarte precis de rigiditate al piciorului său permite omului să meargă.

Dar de ce caracteristică morfologică depinde rigiditatea piciorului Homo sapiens? Gradul de curbură al arcului longitudinal al piciorului, arcul care începe de la călcâi și se îndreaptă spre metatars, răspunde la unison de cercetătorii din întreaga lume de câțiva ani. Potrivit acestora, axa longitudinală a arcului nu este doar estetică: transformă forțele verticale datorate gravitației în forțe de presiune distribuite în grosimea piciorului, ceea ce permite membrului să nu se prăbușească pe sine în timp ce merge și să restabilească energia în o formă eficientă pentru a merge mai departe. Cu toate acestea, gradul de curbură al unui alt arc din picior ar putea ajuta și la rigidizarea piciorului, spun cercetătorii Yale: arcul transversal al piciorului, adică arcul descris de oasele tarsiene și metatarsiene de pe o parte a membrului până la altul, ar fi responsabil pentru 40% din rigiditatea piciorului uman.

Trei modele de picior pentru a explica raportul curbură-rigiditate al piciorului uman

Pentru a demonstra rolul arcului transvers al arcului piciorului în rigidizarea piciorului, autorii studiului Nature au modelat mai întâi acest arc ca o coajă elastică curbată transversal. Deoarece această coajă este relativ flexibilă, cercetătorii au reușit să îi atribuie diferite niveluri de curbură. De asemenea, l-au supus unor forțe similare celor exercitate pe piciorul uman atunci când mergeau și i-au măsurat gradul de rigiditate. Și ceea ce au găsit i-a împins să-și continue experimentele: conform primelor lor rezultate, cu cât gradul de curbură transversală a corpului a crescut, cu atât nivelul său de rigiditate este mai mare.

Deoarece dacă acest prim model al piciorului a făcut posibilă descrierea unei legături între forma unei structuri și rigiditatea acesteia din urmă, nu este suficient să înțelegem modul în care curbura arcului transversal al piciorului contribuie la rigiditate. ultimul.