Biomechanika Łopatki Przy Treningu Pleców, Rozpiętkach, Sgrugsach - Dr Biernat (лютий 2021)

біомеханіка

Жування: Ми не думаємо про це, ми просто робимо це. Але біологи не знають багато про те, як жувальна поведінка залишає сліди на підлеглих кістках. Щоб дізнатись, Джейкобс та вчені з біомедичних наук з Університету Буффало вивчають щелепні суглоби м'ясоїдних тварин - великого порядку ссавців, що включає собак, котів та ведмедів.

Минулого тижня вчені описали результати, яких вони не очікували. Стаття, опублікована 24 серпня в мережі PLOS ONE, стверджує, що щелепна кістка, в якій обертається жувальна активність (буквально), здається, змінилася від розміру тварини, ніж те, що вона їла.

Зосереджуючись на м’ясоїдних тваринах, дослідження може також надати деяку інформацію про те, як суглоби працюють у щелепі загалом, включаючи людей, і може покращити розуміння скронево-нижньощелепних розладів (ТМ), які спричиняють біль у щелепі та м’язах, які контролюють щелепу.,

"Хоча очевидно, що живильна щелепа важлива для годування, ніхто не знав, чи пов'язана структура щелепної кістки між видами з вимогами до механічного харчування", - пояснює М. Олександр Висоцький, перший автор і аспірант з нової комп'ютерної клітинної біології, анатомії та патології. програма на кафедрі патології та анатомічних наук школи Джейкобса.

Висоцький та співавтор Джек Цен, доктор філософії, доцент кафедри патології та анатомічних наук школи Джейкобса застосували багатогранний підхід. Вони дослідили 40 різних видів хижих тварин на вовків, дивлячись на щелепну кістку, яку називають нижньощелепним виростком.

Точка повороту щелепи

"Мигдалевий виросток - це точка повороту щелепи, він працює подібно до того, що робить дверна петля", - сказав Висоцький. "Дослідження показали, що цей суглоб навантажується з силою під час жування".

Він зазначив, що команду особливо цікавили складні, губчасті кісткові структури всередині щелепи, також відомі як трабекулярна кістка. "Ми думали, що ця частина черепа буде найкращим кандидатом для визначення зв'язку між типом їжі та анатомією".

Наприклад, оскільки гієни подрібнюють кістки, поглинаючи здобич, можна припустити, що їх щелепні суглоби повинні мати змогу надавати значну силу. "З іншого боку, тварини, які харчуються рослинами, не повинні сподіватися, що їм потрібна така структура щелепи", - сказав він. "Але ми виявили, що дієта має слабший зв’язок з анатомією черепа, ніж ми думали". "В основному це розмір тварин, який визначає структуру щелеп та механічні властивості".

Дослідники підрахували дані про черепи з 40 видів в Американському музеї природної історії (КТ), а потім створили тривимірні моделі, з яких вони витягли внутрішню кісткову структуру. Потім за допомогою 3D-принтера дослідники надрукували тривимірні ядра на основі віртуальних «зразків ядра», які були взяті з виростка нижньої щелепи кожного щелепного суглоба, які потім були зменшені та перевірені на міцність.

"Використовуючи індикатор стиснення, ми з'ясували, наскільки жорсткими були ці конструкції щелепи і скільки сили вони могли витримати", - сказав Висоцький.

Немає суттєвої кореляції

Тестування не виявило жодної суттєвої кореляції між формою або механічними показниками щелепних суглобів та харчуванням окремих хижих тварин.

"Мигдалевий виросток поглинає стискаючу силу під час жування, тому ми припустили, що це частина черепа, на яку може впливати те, чим біжить тварина", - сказав Висоцький. "Розміри тіла виявляються ключовим фактором, що визначає складність конструкції та міцність щелеп".

Він зазначив, що деякі попередні дослідження показали, що, незважаючи на широкий спектр дієт, що вживаються різними хижими тваринами, загальна форма черепа сильно залежить від фіксованих змінних.

"Тим не менш, враховуючи критичність напруги скронево-нижньощелепної кістки при захопленні та споживанні здобичі, ці результати дуже вражають", - сказав він. "Більше століття вважалося, що форма черепа тісно пов'язана з тим, що їсть тварина, і тепер ми виявили, що кісткова структура щелеп пов'язана з розміром тіла м'ясоїдних тварин, а не з тим, що тварина їсть ".

Висоцький сказав, що причиною цього очевидного роз'єднання може бути те, що великим хижакам не потрібні такі сильні щелепи, оскільки вони набагато більші за свою здобич, або, можливо, тому, що вони діляться роботою групового полювання. Він також зазначив, що інші фактори, такі як обмеження розвитку кісткової структури, можуть зіграти свою роль у формуванні тенденцій, що спостерігаються у дослідженні.

"Наше дослідження показує, що намагаючись зрозуміти функції щелеп, ми повинні враховувати інші фактори, крім дієти", - сказав Висоцький. "Функціональна анатомія щелепного суглоба виявилася набагато складнішою, ніж ми думали".

Записи показують, що видами, які показали найвищу максимальну міцність на стиск при моделюванні жувальної сили, були перевертні (Gulo gulo), за ними йшли гепарди (Acinonyx jubatus), цибуля (Fossa fossana) (Mellivora capensis) і кінкі (Potos flavus).