Ученые обнаружили главный источник жесткости стопы человека
Главным источником прочности стопы человека является не продольный изгиб от пятки до передней части стопы, а поперечный изгиб, который создают плюсневые кости, заявила международная группа ученых, возглавляемая инженером Мадхусудханом Венкадесаном из Йельского университета (США), 26 февраля об этом сообщило издание YaleNews.
Помимо Венкадесана команду исследователей возглавляли Шрейас Мандре из Уорикского университета (Великобритания) и Махеш Банди из Окинавского института науки и технологий (Япония).
Ученые искали ответ на вопрос: что делает человеческие ноги такими жесткими? Согласно общепринятому мнению, за жесткость отвечает в основном продольный свод стопы. Эта укрепленная эластичными тканями арка, которая образуется между пяткой и передней частью стопы. Арка и ткани создают смычковую структуру, которая на протяжении почти столетия считалась основным источником жесткости стопы.
Но есть и вторая арка, которая проходит поперек средней части стопы и образуется плюсневыми костями и эластичными тканями. Ранее эта арка не изучалась, но Венкадесан и его коллеги обратили на нее внимание.
Они провели серию экспериментов, используя механическую имитацию стопы, ноги умерших людей и образцы окаменелостей от давно вымерших предков и родственников человека (гомининов). Полученные результаты показывают, что поперечная арка является основным источником жесткости стопы.
Чтобы получить наглядный пример, что поперечная арка очень важна, можно заглянуть в кошелек с деньгами. Если взять денежную купюру за узкий край, то она прогнется и повиснет, но если нажать большим пальцем на середину узкого край и придать ему некоторую кривизну, то денежная купюра сразу выпрямится.
«Этот тип эффекта также действует на стопу, — поясняет Венкадесан. — Это не так просто, как лист бумаги, потому что в ноге много других тканей и структур, но принцип оказывается таким же».
«Мы обнаружили, что поперечная арка, действующая через поперечные ткани, отвечает почти за половину жесткости стопы. Это значительно больше, чем обеспечивает продольная арка», — сообщает Кэролин Энг, научный сотрудник лаборатории Венкадесана.
Ученые обнаружили, что поперечная арка появилась в стопе предков человека более 3,5 миллионов лет назад, за полтора миллиона лет до появления рода Homo. Эта анатомическая особенность «стала ключевым шагом в эволюции современных людей», считает Венкадесан.
Ученые считают, что их открытие может открыть новые возможности для исследований в эволюционной биологии, а также окажется полезным для разработки роботизированных ног и протезов.
