Science >> Wetenschap >  >> Biologie

Eenvoudig model verklaart waarom verschillende vierpotige dieren vergelijkbare gangen aannemen

Een eenvoudig model ontwikkeld door onderzoekers van het Georgia Institute of Technology zou kunnen helpen verklaren waarom verschillende vierpotige dieren, waaronder mensen, vergelijkbare gangen aannemen ondanks dat ze verschillende lichaamsvormen en -groottes hebben.

Het model, gepubliceerd in het tijdschrift *Physical Review E*, suggereert dat de mechanismen van de voortbeweging op poten fundamenteel vergelijkbaar zijn bij een breed scala aan dieren, en dat de verschillende gangen die dieren gebruiken eenvoudigweg aanpassingen zijn aan hun specifieke omgeving en behoeften.

"We waren verrast toen we ontdekten dat ons eenvoudige model zo'n grote verscheidenheid aan gangen kon verklaren", zegt co-auteur van het onderzoek, Dr. Daniel Goldman, professor aan de School of Physics van Georgia Tech. "Dit suggereert dat er enkele fundamentele principes zijn die de voortbeweging van de poten bepalen, en dat deze principes worden gedeeld door alle viervoetige dieren, ongeacht hun grootte of vorm."

Het model is gebaseerd op het idee dat voortbeweging op benen een cyclisch proces is waarbij elk been in een zich herhalend patroon naar voren en naar achteren zwaait. De eenvoud van het model ligt in het feit dat het slechts met een paar sleutelfactoren rekening houdt, zoals de lengte van de poten, de snelheid van het dier en de hoek waarmee de poten op de grond worden geplaatst.

Toen de onderzoekers het model uitvoerden voor verschillende combinaties van deze factoren, ontdekten ze dat het een grote verscheidenheid aan gangen kon reproduceren, waaronder lopen, rennen, galopperen en galopperen.

Het model voorspelde ook dat dieren met langere benen en hogere snelheden de neiging zouden hebben om meer symmetrische gangen te gebruiken, zoals lopen en rennen, terwijl dieren met kortere benen en lagere snelheden de neiging zouden hebben om meer asymmetrische gangen te gebruiken, zoals galopperen en galopperen. Deze voorspelling komt overeen met de gangen die in de natuur worden waargenomen.

De onderzoekers zeggen dat hun model zou kunnen helpen licht te werpen op de evolutie van de voortbeweging op benen en ook zou kunnen worden gebruikt om nieuwe robots met benen te ontwikkelen die efficiënter en aanpasbaarder zijn.

"Ons model biedt een nieuwe manier van denken over voortbeweging op benen", zegt Goldman. "Het suggereert dat de verschillende gangen die dieren gebruiken eenvoudigweg aanpassingen zijn aan hun specifieke omgeving en behoeften, en dat er enkele fundamentele principes zijn die de voortbeweging van de benen bepalen, ongeacht de grootte of vorm van het dier."