Die Entwicklung des Querbogens des Fußes half den Hominiden, geradeaus zu gehen

Das Verständnis der Entwicklung menschlicher Füße kann Experten dabei helfen, fortschrittliche Prothesen zu entwickeln und Plattfüße zu behandeln “, schreibt er Scenesev.org in Bezug auf die Natur.

Der Bogen, der durch die Mitte der menschlichen Füße verläuft, bildet einen Querbogen, der beim Gehen und Laufen hilft.

Menschen haben einen markanten Bogen entlang der Innenseite des Fußes von den Polstern bis zur Ferse – einen Längsbogen, der den Belastungen beim Gehen und Laufen standhält. Aber es gibt noch einen anderen, weniger offensichtlichen Bogen. Knochen in der Mitte des Fußes, die als Mittelfußknochen bezeichnet werden, befinden sich entlang einer Kurve über die gesamte Breite des Fußes. Diese Biegung, die als Querbogen bezeichnet wird, hat sich möglicherweise vor mehr als 3,4 Millionen Jahren entwickelt – als die alten Hominiden im Gegensatz zu anderen Primaten die Fähigkeit erlangten, auf zwei Beinen zu laufen und zu rennen.

Wissenschaftler wussten, dass der Längsbogen den Fuß aufgrund der Form des Bogens und der elastischen Stoffe, die sich wie ein Bogen und eine Bogensehne darunter dehnen, stärker machte. Wie stark der Querbogen den Fuß stärkte, war unbekannt.

Die Rolle, die der Querbogen bei der Steifheit des Fußes spielt, kann beschrieben werden, indem untersucht wird, was passiert, wenn ein Blatt Papier leicht gewellt ist. “Halten Sie den [Dollarschein] mit Ihren Fingern an einem Ende seiner langen Kante und er fällt”, sagt Madhusudhan Venkadesan, Maschinenbauingenieur an der Yale University. “Aber drücken Sie den Daumen, um ihn ein wenig über die Breite zu drehen, und die Rechnung wird steifer und gerader.”

Zu wissen, wie sich die menschlichen Beine zum Gehen und Laufen entwickelt haben, kann Experten dabei helfen, prothetische Verbesserungen zu entwickeln oder Menschen mit Plattfüßen zu behandeln. Zum Beispiel sind die meisten Beinprothesen zum Gehen ausgelegt. Wer laufen will, braucht etwas anderes – eine starre Prothese in Form einer Klinge.

Diese Studie ist „aufregend für diejenigen von uns, die für die Entwicklung der Füße leben und sterben“, sagt Patricia Kramer, eine Paläobiomechanikerin an der Washington University in Seattle, die nicht beteiligt war. Die Studie ist ein großartiges Beispiel für die Kombination traditioneller biologischer Anthropologie mit technischen Prinzipien, um die Aspekte der Fußarbeit besser zu verstehen, sagt sie.

Venkadesan und seine Kollegen testeten die Steifigkeit von drei Arten von gekrümmten Strukturen, darunter eine dünne Folie, mechanische Strukturen, die die Beine imitieren, und zwei Fuß tote Menschen, und stellten fest, dass der Querbogen die Materialien steifer macht. Wenn Forscher Gewebe zwischen Knochen schneiden, wird die Fußsteifheit um 54 Prozent reduziert.

Obwohl klar ist, dass der Querbogen für die Steifheit des Fußes wichtig ist, muss der Grad dieser Bedeutung weiter untersucht werden, sagt Kramer. Zum Beispiel berücksichtigen Experimente mit mechanischer Nachahmung menschlicher Füße nicht die Teile des Fußes, die den Boden berühren – Details, die für die Berechnung der Gesamtsteifigkeit des Fußes wichtig sein könnten, sagt sie. “Der modifizierte menschliche Fuß sagt Ihnen nicht, wie der Hominidenfuß funktioniert hat, aber er kann zum Testen des Modells verwendet werden, das dann modifiziert wird, um den Fuß des Hominiden darzustellen.”

Die Forscher untersuchten auch die Überreste des Skeletts und der Fossilien alter menschlicher Vorfahren und suchten nach dem ersten Auftreten gebogener Fußbögen. Nichtmenschliche Primaten wie Schimpansen – und wahrscheinlich ihr letzter gemeinsamer Vorfahr mit Menschen – haben viel flachere Beine als Menschen. Vor etwa 3,4 Millionen Jahren erschien am Fuße eines unbekannten menschlichen Vorfahren ein Querbogen, ähnlich einem menschlichen.

Das Aussehen dieses zentralen Bogens „hat wahrscheinlich eine große Rolle dabei gespielt, uns zweibeinig zu machen“, sagt Venkadesan. Diese Struktur “fügt die notwendige Zutat für die Stärke der menschlichen Füße hinzu.”

[Foto: sciencenews.org]

Originalinhalt unter: https://scientificrussia.ru/Authors:

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