Muscile, șoarecii și oamenii împărtășesc un model comun de mers, deși au corpuri radical diferite
Deși au fizionomii foarte diferite, muștele de oțet, șoarecii și oamenii își mișcă articulațiile după un tipar comun: articulațiile mai îndepărtate de centrul corpului se mișcă mai repede decât cele apropiate de corp. Aceasta este concluzia unui studiu realizat de o echipă de cercetători de la Universitatea din Köln și Forschungszentrum Jülich, condusă de profesorul dr. Silvia Daun și profesorul dr. Graziana Gatto.
Studiul a fost publicat în Proceedings of the National Academy of Sciences, sub titlul „Cross-species identification of conserved and divergent locomotor kinematic strategies using AutoGaitA”.
Pentru cercetare, oamenii de știință au dezvoltat software-ul open-source AutoGaitA, care permite analizarea modelelor de mișcare ale diferitelor specii de animale în diverse condiții experimentale, folosind metode standardizate.
Un tipar conservat al vitezei articulațiilor
Cercetătorii au investigat mersul la muștele de oțet, șoareci și oameni, folosind date de mișcare de la diferite articulații. Deși cele trei specii folosesc mecanisme diferite pentru a genera propulsia înainte a membrelor, toate au prezentat un tipar similar al vitezelor articulațiilor.
Vitezele sunt mai mari la articulațiile cele mai îndepărtate de centrul corpului decât la cele mai apropiate de acesta. Acest așa-numit gradient de viteză distal-proximal a rămas neschimbat chiar și în condiții modificate.
Rezultatele indică astfel spre un principiu fundamental comun al controlului motor, chiar și între specii îndepărtate din punct de vedere evolutiv.
Efectele îmbătrânirii asupra mișcării
Un alt punct central al studiului a fost modul în care îmbătrânirea afectează mișcarea. Acest lucru s-a manifestat printr-o pierdere a forței de propulsie la muște, șoareci și oameni. Totuși, din cauza diferențelor anatomice, schimbările specifice variază între specii.
La oamenii în vârstă, propulsia prin articulația gleznei a fost în special redusă, în timp ce la șoareci schimbările au apărut mai ales la articulațiile genunchiului și gleznei. La muștele de oțet s-au observat modificări ale flexiei coordonate a picioarelor. În ciuda acestor diferențe, raportul fundamental al vitezelor articulațiilor a rămas același.
Compararea schimbărilor comune și specifice fiecărei specii
„Descoperirile noastre arată că, în ciuda diferențelor biomecanice evidente dintre specii, mersul se bazează pe principii comune. Alternativele metodologice actuale sunt adesea construite de la zero pentru o singură specie sau un singur experiment; AutoGaitA ne permite în schimb să evidențiem aceste principii comune și, totodată, să rezolvăm în detaliu diferențele specifice fiecărei specii”, spune autorul principal, dr. Mahan Hosseini de la Forschungszentrum Jülich.
„AutoGaitA oferă astfel un cadru standardizat și cantitativ pentru compararea modelelor de mișcare între diferite specii de animale, condiții experimentale și comportamente”, afirmă Daun.
Software-ul open-source poate fi folosit nu doar pentru studiul mersului, ci, în principiu, și pentru alte mișcări ritmice, precum înotul, zborul sau săritul. În viitor, astfel de analize comparative ar putea ajuta la o mai bună înțelegere a schimbărilor funcției motorii care sunt atribuibile mecanismelor biologice comune și care sunt specifice fiecărei specii.
Cercetătorii văd un potențial mare în acest cadru pentru studierea proceselor de îmbătrânire și a tulburărilor neurologice, precum și ca o cale spre dezvoltarea și evaluarea abordărilor de reabilitare.
