Caminar y correr somete nuestros pies a fuerzas que exceden el peso corporal. Se pensaba que el arco longitudinal de los pies era la razón por la cual los pies no se deforman bajo tal carga. Sin embargo, investigadores de la Universidad de Warwick, Instituto de Ciencias de Okinaway la Universidad de Graduados de Tecnología en Japón y la Universidad de Yale han ilustrado que el arco transversal puede ser más importante para esta rigidez.
Las teorías anteriores sobre la rigidez del pie observan el arco longitudinal, sin embargo, en el documento 'Rigidez del pie humano y evolución del arco transversal' publicado hoy, 26 de febrero en la revista Naturaleza , investigadores de la Universidad de Warwick que trabajan en colaboración con la Universidad de Yale y la Universidad de Graduados de OIST, proponen que el arco transversal puede desempeñar un papel igualmente importante.
La colaboración encontró que el arco transversal es una fuente más grande de rigidez del pie que la que se encontró debido al arco longitudinal en trabajos anteriores. También descubrieron que el arco transversal evolucionó para convertirse casi en humano hace más de 3.5 millones de años.
Esta colaboración entre el Dr. Shreyas Mandre, del Departamento de Matemáticas de la Universidad de Warwick, el Profesor Mahesh Bandi, de la Unidad de Física No Lineal y Sin Equilibrio de la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa OIST y el Profesor Madhusudhan Venkadesan, de la Universidad de Yale, fue financiado por un premio Young Investigator del Programa de Ciencias Human Frontiers.
Los autores dicen que esta investigación motiva un trabajo adicional en el papel de los arcos transversales en las disciplinas de podología y antropología evolutiva. Estas ideas también podrían inspirar nuevos diseños para prótesis y pies robóticos.
El papel del arco transversal puede entenderse en términos más simples mirando una hoja de papel delgada. Cuando el borde corto se mantiene plano, la hoja es flexible y se cae con un poco de peso. Pero riza el borde un poco y hasta 100veces tanto peso no es excesivo.
"Los objetos planos y delgados, como las hojas de papel, se doblan fácilmente, pero son mucho más difíciles de estirar", explica el Dr. Mandre. "La curvatura transversal de la hoja involucra su estiramiento transversal cuando intenta doblarla. Este acoplamiento de flexión y estiramiento debido ala curvatura es el principio subyacente al papel de refuerzo del arco transversal "
Pero debido a que el pie cumple múltiples funciones mecánicas, su estructura es más complicada que la hoja de papel. Por lo tanto, "aplanar" el pie para probar la hipótesis del endurecimiento inducido por la curvatura puede tener variables de confusión no identificadas. Para superar esta dificultad, los investigadoresinterrumpió ingeniosamente el principio subyacente manteniendo intacto el arco transversal.
"La comprensión del principio subyacente nos permitió construir imitaciones mecánicas del pie que comprenden resortes que imitan el tejido elástico del pie. La interrupción de los resortes orientados transversalmente en estas imitaciones tuvo el mismo efecto que alisarlas", explica Ali Yawar, uncoautor del estudio.
"Interrumpimos el principio subyacente del endurecimiento inducido por la curvatura en los pies cadavéricos humanos mediante la transección del tejido transversal, lo que redujo la rigidez del pie medio en casi la mitad", dijo Carolyn Eng, otra coautora del artículo. En comparación,Los experimentos en la década de 1980 sobre la interrupción del mecanismo de rigidez debido al arco longitudinal solo mostraron una reducción de la rigidez en aproximadamente un 25%.
Esta investigación también inyecta una nueva interpretación del registro fósil de las especies ancestrales humanas, especialmente en relación con la aparición del bipedalismo. Los investigadores formularon una medida del arco transversal para explicar las variaciones en la longitud y el grosor de los pies. Usaron elmida para comparar especies relacionadas, como los grandes simios, las especies ancestrales humanas y algunos primates lejanos.
"Nuestra evidencia sugiere que un arco transversal similar a un humano puede haber evolucionado hace más de 3,5 millones de años, un total de 1,5 millones de años antes de la aparición del género Homo y fue un paso clave en la evolución de los humanos modernos", explica el profesor.Venkadesan. También proporciona una hipótesis de cómo Australopithecus afarensis, la misma especie que la fósil Lucy, que se cree que no posee pies arqueados longitudinalmente, podría generar huellas como los humanos que fueron descubiertos en Laetoli.
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Materiales proporcionado por Universidad de Warwick . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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