นักคณิตศาสตร์ระบุเคล็ดลับใหม่สำหรับส่วนโค้งเก่าในเท้าของเรา

ทฤษฎีในอดีตเกี่ยวกับความแข็งของเท้าดูที่ส่วนโค้งตามยาว อย่างไรก็ตาม ในบทความเรื่อง 'Stiffness of the human foot and evolution of the transverse arch' ที่ตีพิมพ์ในวันนี้ 26 กุมภาพันธ์ในวารสาร Nature นักวิจัยจาก University of Warwick ทำงานร่วมกัน กับ Yale University และ OIST Graduate University เสนอว่าส่วนโค้งตามขวางอาจมีบทบาทสำคัญเท่าเทียมกัน การทำงานร่วมกันพบว่าส่วนโค้งตามขวางเป็นสาเหตุของความเมื่อยล้าของเท้ามากกว่าที่พบในส่วนโค้งตามยาวในงานก่อนหน้า พวกเขายังค้นพบว่าส่วนโค้งตามขวางวิวัฒนาการจนเกือบเหมือนมนุษย์เมื่อ 3.5 ล้านปีที่แล้ว ความร่วมมือระหว่าง Dr Shreyas Mandre จาก Department of Maths at University of Warwick, Professor Mahesh Bandi จาก Nonlinear and Non-equilibrium Physics Unit at Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) และ Professor Madhusudhan Venkadesan จาก มหาวิทยาลัยเยลได้รับทุนสนับสนุนจาก Young Investigator Award จาก Human Frontiers Science Program ผู้เขียนกล่าวว่างานวิจัยชิ้นนี้กระตุ้นให้ทำงานต่อไปในบทบาทของส่วนโค้งตามขวางในสาขาวิชามานุษยวิทยาเกี่ยวกับโรคเท้าและวิวัฒนาการ ข้อมูลเชิงลึกเหล่านี้ยังสามารถสร้างแรงบันดาลใจในการออกแบบใหม่สำหรับเท้าเทียมและเท้าหุ่นยนต์ บทบาทของส่วนโค้งขวางอาจเข้าใจได้ง่ายกว่าโดยดูที่แผ่นกระดาษบางๆ เมื่อจับขอบด้านสั้นให้เรียบ แผ่นงานจะฟลอปปีและตกอยู่ใต้น้ำหนักเล็กน้อย แต่ขดขอบเล็กน้อยและแม้แต่น้ำหนัก 100 เท่าก็ไม่มากเกินไป Dr. Mandre อธิบายว่า "วัตถุแบนบาง เช่น แผ่นกระดาษ โค้งงอได้ง่าย แต่ยืดออกได้ยากมาก" นักคณิตศาสตร์ "ความโค้งตามขวางของแผ่นจะยืดออกตามขวางเมื่อพยายามโค้งงอ การประกบกันของการดัดและการยืดเนื่องจากความโค้งเป็นหลักการที่อยู่ภายใต้บทบาทที่แข็งทื่อของส่วนโค้งตามขวาง" แต่เนื่องจากเท้าทำหน้าที่กลไกหลายอย่าง โครงสร้างจึงซับซ้อนกว่าแผ่นกระดาษ ดังนั้น การ "ทำให้เท้าแบนราบ" เพื่อทดสอบสมมติฐานของการทำให้เท้าแข็งเนื่องจากความโค้งอาจมีตัวแปรกวนใจที่ไม่ปรากฏชื่อ เพื่อเอาชนะความยากลำบากนี้ นักวิจัยได้ทำลายหลักการพื้นฐานอย่างแยบยลในขณะที่รักษาส่วนโค้งตามขวางไว้ "ความเข้าใจในหลักการพื้นฐานทำให้เราสามารถสร้างการเลียนแบบเชิงกลของเท้าซึ่งประกอบด้วยสปริงที่เลียนแบบเนื้อเยื่อยืดหยุ่นของเท้า การขัดขวางสปริงที่วางขวางในการเลียนแบบเหล่านี้มีผลเช่นเดียวกับการทำให้แบนราบ" Ali Yawar ผู้ร่วมอธิบาย ผู้เขียนการศึกษา Carolyn Eng ผู้ร่วมเขียนบทความอีกคนกล่าวว่า "เราทำลายหลักการพื้นฐานของการแข็งขืนที่เกิดจากความโค้งในเท้าที่มีซากศพของมนุษย์ โดยการตัดเนื้อเยื่อตามขวาง ซึ่งช่วยลดความแข็งของเท้าส่วนกลางได้เกือบครึ่ง" เมื่อเปรียบเทียบกัน การทดลองในปี 1980 เกี่ยวกับการขัดขวางกลไกการทำให้แข็งเนื่องจากส่วนโค้งตามยาวแสดงให้เห็นว่าความแข็งลดลงประมาณ 25% เท่านั้น งานวิจัยนี้ยังนำเสนอการตีความบันทึกซากดึกดำบรรพ์ของเผ่าพันธุ์บรรพบุรุษมนุษย์ในรูปแบบใหม่ นักวิจัยได้กำหนดการวัดส่วนโค้งตามขวางเพื่อพิจารณาการเปลี่ยนแปลงของความยาวและความหนาของเท้า พวกเขาใช้การวัดเพื่อเปรียบเทียบสายพันธุ์ที่เกี่ยวข้องกัน เช่น ลิงใหญ่ สายพันธุ์บรรพบุรุษของมนุษย์ และไพรเมตบางชนิดที่อยู่ห่างไกลกัน "หลักฐานของเราบ่งชี้ว่าส่วนโค้งตามขวางที่คล้ายมนุษย์อาจมีวิวัฒนาการเมื่อ 3.5 ล้านปีที่แล้ว หรือทั้งหมด 1.5 ล้านปีก่อนการเกิดขึ้นของสกุล Homo และเป็นขั้นตอนสำคัญในวิวัฒนาการของมนุษย์ยุคใหม่" ศ.เวนคาเดซาน อธิบาย นอกจากนี้ยังให้สมมติฐานว่า Australopithecus afarensis ซึ่งเป็นสปีชีส์เดียวกับฟอสซิล Lucy ที่คิดว่าไม่มีเท้าโค้งตามยาวสามารถสร้างรอยเท้าเหมือนมนุษย์ที่ค้นพบใน Laetoli ได้อย่างไร