平滑步行者:研究解释鸟类和哺乳动物的进步

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平滑步行者:研究解释鸟类和哺乳动物的进步

2020年1月24日

为什么老虎溜达,但鳄鱼的木材?根据本发明的 骨科医学bt365体育在线大学 (nyitcom)解剖学教授,老虎可以感谢其微调的神经系统以其流畅的步行路程。

所有四足动物,又称四足动物,在他们的肌肉称为高尔基腱器官,从部队保护肌肉运动(步行)及其他体力活动时感觉小受体。当肌肉张力变得危险,这些受体的神经系统信号,以产生反射的是释放张力和防止受伤。自1900年,神经科学家理解的是,外周神经系统四足动物(脑和脊髓外)有很大的不同,但是到现在为止,他们无法解释这些差异如何影响动物行走,奔跑,或移动方式。

在1月27日发行 实验生物学杂志, 迈克尔granatosky博士,助理教授 解剖学 在nyitcom,表明哺乳动物和鸟类,从早期的四足动物不迟于两栖类和爬行类动物分歧,适应微调高尔基腱器官使它们比爬行动物和两栖动物更灵活。两栖动物和爬行动物具有与肌肌腱结进一步位于自由高尔基腱,这表明它们检测在整个肌肉应力。相比之下,鸟类和哺乳动物已经封装直接在肌肉肌腱连接处设置高尔基腱器官,表示检测精确的肌肉区张力的能力,这将让动物有更多的控制移动。

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图说明在高尔基腱器官两栖类与鸟类和哺乳动物的结构性差异和爬行动物。

“这些结构变化是众所周知的,但没有人质疑他们的实际意思为动物,说:” granatosky。 “我们研究的动物学机车数据迄今为止规模最大的集,这跨越30年,55种,并且发现这些变化直接影响动物作用于他们的四肢力量如何应对。”

granatosky的博士后导师 卡勒姆·罗斯博士在芝加哥大学有机体生物学和解剖学教授,开始了研究,其中包括广大套起在美国,加拿大和德国的动物园和研究机构收集的数据。 granatosky,生物力学专家,想了解动物如何分配自己的体重,而在运动。在他的研究,他测量了它们与一种叫做力板立体刻度步骤(见下面的视频)。爬行动物和两栖动物的进展发现每一步很大的变化,但哺乳动物和鸟类越过力板有非常一致的进展。这些发现提示,在运动的同时,给力的可预测的响应提供选择优势,可以节约能源,让鸟类和哺乳动物迅速恢复从跌倒的基础上。 granatosky也认为,爬行动物和两栖动物的较不敏感的神经系统可能造​​成需要保护,这导致他们适应骨骼更强壮。

“爬行动物和两栖动物骨骼能够承受的力量重10倍,比自己的体重,而鸟类和哺乳动物的骨骼只能承受力两个半倍的重量。它可能是鸟类和哺乳动物适于响应该要求的能量大量没有需要再重,保护框架更轻,更节能的骨骼结构,”他说。

granatosky收到了大学教育资助,并会验证这一理论,以确定高尔基腱器官是否起到了骨密度和能源消耗的进化作用。他还与纽约的高科技工程,建筑,和数字艺术的学生合作,共同创造的机器人,准确地模拟动物运动。第一机器人将模拟蓝舌石龙子,即拖动它的腹部和通常用作早期四足动物运动的模型的澳大利亚蜥蜴的行走图案。此外,他正在建立nyitcom的比较动物运动实验室(推特; Facebook的),一个国家的最先进的研究设施将设在W上。肯尼斯·瑞凌学术医疗中心。该实验室将提供granatosky和其他解剖系教师专用的空间,包括 朱莉娅·莫尔纳,博士纳丹·汤普森博士.,研究动物生物力学。

虎运动的视频(来源:丹尼尔·施密特)。

(约翰nyakatura,研究所在柏林洪堡大学生物学学分)鬣蜥运动的视频。