Seltsame Körper, tolle Beine, läuft wie des Windes

Die eiförmigen Torsi Strauße könnte, für das ungeübte Auge plump Läufer machen.

Aber neue Entdeckungen schlagen ihre ungeraden Zahlen stattdessen Hilfe die flugunfähigen Vögel anmutig während des Laufens zu manövrieren. Forscher sagen ihre Arbeit schließlich verhelfen könnten Patienten mit Rückenmark beschädigen verbesserte Chancen für bessere Fortbewegung.

Arizona State University vergleichende Biomechaniker Devin Jindrich verbrachte mehrere Jahre die Entwicklung mathematischer Modelle zur Vorhersage, wie Tiere zu manövrieren, basierend auf Details wie Körper, Massenträgheit, Geschwindigkeit und Bein Platzierung ausgeführt. Er überprüft seine Modelle mit der sechsbeinigen Versenkung der Kakerlaken und den zweibeinigen Ablauf des Menschen.

Noch, wenn es um Entwicklung geht, ist der Mensch relativ neu in aufrechte im Vergleich zu anderen Organismen, die auf der Erde viel länger gewesen. Jindrich und seine Kollegen in Großbritannien wollte sehen, wie gut das Modell gearbeitet flugunfähige Vögel, die Millionen von Jahren mehr sind daran gewöhnt, aufrecht laufen als Menschen. Diese Vögel laufen entweder um Raubtieren zu entkommen oder, im Falle der alten Terror Vögel, um Beute zu jagen.

Die Wissenschaftler ausgebildet acht Straußen, führen Sie einen 75-Fuß Kautschuk Weg und über eine Platte auf halbem Weg über den Laufsteg, der die Kraft gemessen, mit der ihre Füße auf dem Boden. Sie benutzten auch acht Kameras rund um die Plattform, die Positionen der reflektierende Marker platziert auf den Strauß Körpern aufzuzeichnen. Motion-Capture-Software, so viel verwendet, um solche Filme wie die "Herr der Ringe"-Trilogie, dann analysiert die Platzierung dieser Marker, Strauß Körper und gemeinsame Positionen zu verfolgen.

Halten Sie Ausschau!

Die Vögel wurden zum Ausführen in einer geraden Linie oder um Hindernisse, wie z. B. ein Karton unmittelbar nach der Kraftplatte platziert verursacht die Straußen, Richtung Ausweichen des Objekts zu ändern. Jedoch angesichts der Forscher eine Reihe von Schwierigkeiten überzeugen die flugunfähigen Vögel zu tun, was sie wollten.

"Dies bedeutete Schütteln eine Plastiktüte hinter sie zu ermutigen, laufen – sie wusste nicht, wie den Lärm – und sorgfältig Positionierung die Experimentatoren im Zimmer herum, so dass die Vögel nicht erschrocken, bekommen" Jindrich erinnert. "Die Folgen der falschen Verständnis der Vögel könnte schwerer sein. Auf ein paar Gelegenheiten sie verwirrt und verlief quer durch die Computer und Kamera-System. Zum Glück war nichts gebrochen, aber es war ziemlich knapp."

"Die Vögel sind auf eine glänzende Sache fixiert, so dass wenn Sie noch in den Versuchsraum für lange Stand, würde Sie am Ende mit vier oder fünf Vögel, Sie beißen auf alles glänzend auf Ihren Körper umgibt, Reißverschlüsse, Nieten, Jeans, et cetera," fügte er hinzu. "Zum Glück waren diese nicht aggressive Bisse, aber es könnte noch ein bisschen beunruhigend sein."

Einfaches Manövrieren

Um erfolgreiche Wendungen zu machen, muss ein Läufer nicht übermäßig drehen. Menschen zu verlangsamen, um Überdrehung zu verhindern, aber die Wissenschaftler fanden heraus, dass im Durchschnitt Strauße mit weniger Aufwand als sie bog abgebremst.

"Die Strauße scheinen so gestaltet werden, das macht Manövrieren"leicht"," sagte Jindrich LiveScience.

Jindrich Berechnungen zufolge hat der Ei-förmige, horizontal ausgerichtete Körper des Straußes höheren Trägheit als Testorakel als eher vertikal menschlichen Körperform. Dies erschwert die Strauß-Körper zu drehen und weniger wahrscheinlich als Menschen zu drehen. Die Vögel ändern ihre Richtung einfach durch ihre Körper in Kurven zu Rollen.

"Diese Erkenntnisse sind von Bedeutung für das Verständnis, warum Landtiere geprägt sind, die sie sind," sagte Jindrich. Er und seine Kollegen erläutern ihre Ergebnisse in der 15 April-Ausgabe des Journal of Experimental Biology.

Hilfe bei Verletzungen

Jindrich arbeitet nun um diese Erkenntnisse zur Verbesserung der Fortbewegung nach Verletzungen zu übernehmen. Die Ideen sind elektronische Systeme, die Muskeln und Nerven zu stimulieren.

"Mein Ziel ist es, Biomechanik-basierten Steuerungen zu entwickeln, die helfen Menschen mit Verletzungen Manöver und stabil bleiben, während der Fortbewegung," sagte Jindrich.

Jindrich hinzugefügt, seine Arbeit könnte auch helfen, physikalische Therapie zu verbessern.

"Durch bessere Verständnis Manövrierbarkeit und Stabilität, ich hoffe, zu verbessern, Reha-training, da manövrieren und Stabilität für erfolgreiche Fortbewegung unverzichtbar sind" sagte er.

Georgia Institute of Technology vergleichende Physiologe jung-Hui Chang sagte, dass er aufgeregt war, dass die Modelle für die Steuerung der Manövrierfähigkeit von Jindrich und seinen Kollegen entwickelt nun in mehreren verschiedenen Arten heraus trägt.

"Wenn Sie die einfachen physikalischen Regeln verstehen können, die Tiere folgen müssen, um Bewegung zu erreichen, dann Sie anfangen können, die Variablen, um neue Ideen zu manipulieren,", erklärte er, nicht nur für physikalische Therapie, sondern für "autonomen zweibeinigen Roboter und Fahrzeuge."

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