El arco transversal puede desempeñar un papel importante en la rigidez del pie humano

El recorrer y el ejecutarse sujeta nuestros pies a las fuerzas superior a peso corporal. El arco longitudinal de los pies era probablemente la razón que los pies no deforman bajo tal carga. Sin embargo, los investigadores de la universidad de Warwick, instituto de Okinawa de la universidad graduada de la ciencia y de la tecnología en Japón y Universidad de Yale han ilustrado que el arco transversal puede ser más importante para esta rigidez.

Las últimas teorías de la rigidez del pie observan el arco longitudinal, no obstante en la “rigidez de papel del pie humano y la evolución del arco transversal” publicado hoy, el 26 de febrero en la naturaleza del gorrón, investigadores de la universidad de Warwick que trabaja en colaboración con la Universidad de Yale y la universidad graduada de OIST, propone que el arco transversal puede desempeñar un papel igualmente importante.

La colaboración encontró que el arco transversal es una fuente más grande de la rigidez del pie que qué fue encontrada debido al arco longitudinal en trabajo previo. También descubrieron que el transversal arqueado desarrollado para convertirse casi humano-como durante hace 3,5 millones de años.

Esta colaboración entre el Dr. Shreyas Mandre, del departamento de la matemáticas en la universidad de Warwick, profesor Mahesh Bandi, de la unidad no lineal y del desequilibrio de la física en el instituto de Okinawa de la universidad graduada de la ciencia y de la tecnología (OIST) y profesor Madhusudhan Venkadesan, de la Universidad de Yale fue financiada por una recompensa joven del investigador por el programa de ciencia de fronteras humano.

Los autores dicen que esta investigación motiva trabajo adicional en el papel de los arcos transversales en las disciplinas del podiatry y de la antropología evolutiva. Estos discernimientos podían también inspirar los nuevos diseños para los pies prostéticos y robóticos.

El papel del arco transversal se puede entender en términos más simples observando una hoja del papel fino. Cuando el filo corto es parte plana esperada, la hoja es floja y se inclina bajo poco peso. Pero encrespe el filo un pequeño e incluso 100 veces ḿas peso no es excesivo.

Los objetos finos planos tienen gusto de la curva de hojas de papel fácilmente, pero son mucho difíciles de estirar. La curvatura transversal de la hoja dedica su estirar transversal al tentativa doblarla. Este acoplamiento de doblar y de estirar debido a la curvatura es el principio que es la base del papel que se atiesa del arco transversal.”

El Dr. Shreyas Mandre, departamento de la matemáticas, universidad de Warwick

Pero porque el pie sirve funciones mecánicas múltiples, su estructura es más complicada que la hoja de papel. Por lo tanto, “aplanar” el pie para probar la hipótesis de atiesarse curvatura-inducido puede tener variables no identificadas de la confusión. Para superar esta dificultad, los investigadores rompieron ingenioso el principio subyacente mientras que mantenían el arco transversal intacto.

La “comprensión del principio subyacente nos permitió construir a los imitadores mecánicos del pie que comprendía los muelles que imitaron el tejido elástico del pie. Romper los muelles transversalmente orientados en estos imitadores tenía el mismo efecto que aplanándolos,” explica a Ali Yawar, co-autor del estudio.

“Rompimos el principio subyacente de atiesarse curvatura-inducido en pies cadavéricos humanos transecting el tejido transversal, que redujo la rigidez del mediados de-pie por casi a medias,” dijimos el inglés de Carolyn, otro co-autor del artículo. En comparación, los experimentos en los años 80 en romper el mecanismo que se atiesaba debido al arco longitudinal mostraron solamente una reducción en rigidez por el cerca de 25%.

Esta investigación también inyecta la nueva interpretación del archivo fósil de la especie ancestral humana, especialmente referente a la aparición del bipedalism. Los investigadores formularon una dimensión del arco transversal explican variaciones en el largo y el espesor de los pies. Utilizaron la dimensión de comparar especie relacionada tal como los grandes monos, especie ancestral humana y a algunos primates distante relacionados.

“Nuestras pruebas sugieren que a humano-como arco transversal pudo haberse desarrollado durante hace 3,5 millones de años, 1,5 millones de años enteros antes de que la aparición del género homo y eran un paso dominante en la evolución de seres humanos modernos,” explica a profesor Venkadesan. También ofrece una hipótesis para cómo el afarensis del australopiteco, la misma especie que la Lucy fósil, pensamiento para no poseer pies longitudinal arqueados, podría generar huellas como los seres humanos que fueron descubiertos en Laetoli.

Source:
Journal reference:

Venkadesan, M., et al. (2020) Stiffness of the human foot and evolution of the transverse arch. Nature. doi.org/10.1038/s41586-020-2053-y.