Inauguro oggi una nuova rubrica, dedicata ai ricercatori che vogliano parlare dei loro studi. Potevo iniziare senza un micio? Domanda retorica! Ecco quindi una breve esposizione del lavoro di ricerca del dottor Carlo Biancardi, fisiologo dell’Università degli Studi di Milano (lavoro originale: Biancardi, C. M. and Minetti, A. E. (2012). Biomechanical determinants of transverse and rotary gallop in cursorial mammals. Journal of Experimental Biology 215, 4144-4156)

Nel filmato potete vedere l’elegante movimento di zampe di una gatta. Come già saprete camminare è una cosa complicatissima: lo sanno bene i costruttori di robot, ancora lontani dalla flessuosa camminata bipede. E quando le zampe sono quattro? Beh, studiarle può servire perfino per migliorare i videogiochi…

(continua)

Qua la zampa, fisica!

Inauguro oggi una nuova rubrica, dedicata ai ricercatori che vogliano parlare dei loro studi. Potevo iniziare senza un micio? Domanda retorica! Ecco quindi una breve esposizione del lavoro di ricerca del dottor Carlo Biancardi, fisiologo dell’Università degli Studi di Milano (lavoro originale: Biancardi, C. M. and Minetti, A. E. (2012). Biomechanical determinants of transverse and rotary gallop in cursorial mammals. Journal of Experimental Biology 215, 4144-4156)

Nel filmato potete vedere l’elegante movimento di zampe di una gatta. Come già saprete camminare è una cosa complicatissima: lo sanno bene i costruttori di robot, ancora lontani dalla flessuosa camminata bipede. E quando le zampe sono quattro? Beh, studiarle può servire perfino per migliorare i videogiochi…

Cosa si osserva nel filmato:

Il micio nel filmato è il perfetto esempio di galoppo rotatorio antiorario: Da quando appoggia la zampina posteriore sinistra al successivo appoggio della testa la sequenza è questa: posteriore sx – posteriore dx – anteriore dx – anteriore sx. una sequenza “circolare” in senso antiorario. La performance come si vede è rallentata: la velocità reale stimata è di circa 7 km/h, quindi è un galoppo piuttosto lento.

E gli altri mammiferi come galoppano?

Tutti i mammiferi quadrupedi terrestri, tranne qualche rara eccezione, all’aumentare della velocità di progressione passano dal passo al trotto e dal trotto al galoppo.

Ci sono specie però che, come il micio, impiegano solamente il galoppo rotatorio, sia per una corsettina sia per un inseguimento veloce: lo fanno tutti i felini, i cervidi e le gazzelle.

Altre specie invece utilizzano solo l’alternativa: il galoppo traverso o diagonale dove i primi piedi d’appoggio posteriore e anteriore sono sullo stesso lato, in una sequenza appunto diagonale. Questi sono tutti gli equini, i camelidi, i bisonti, qualche grossa antilope e le iene.

Perché questa differenza fra gatti e cavalli, per esempio?

I felini sono cacciatori solitari: devono essere agili nei loro agguati, inseguimenti e cambi di direzione improvvisi. Hanno una spina dorsale molto flessibile che gli permette di correre veloci sfruttando al massimo l’energia con un movimento rotatorio completo. I cavalli e i grandi erbivori invece sono più pesanti e meno agili, non hanno bisogno di cambi repentini della direzione e la loro spina dorsale, meno flessibile, è inclinata di pochi gradi rispetto alla direzione di marcia, più precisamente verso il lato del secondo appoggio.
Specie gregarie, che cacciano o si difendono correndo in gruppo puntando sulla velocità media più che sull’agilità impiegano entrambi i tipi di galoppo, ad esempio lupi, sciacalli e licaoni.

A cosa servono questi studi?

Capendo i meccanismi di ottimizzazione energetica e meccanica delle andature e degli arti locomotori, possiamo mettere a punto, ad esempio, protesi più adatte alla corsa (tipo Pistorius) o più al cammino. E poi servono per capire i meccanismi neurofisiologici del controllo motorio e come poter quindi rimediare a evenutali lesioni: si sa che le diverse andature sono determinate da una rete di neuroni che forma un circuito oscillatorio che comanda il ritmo di movimento degli arti. Ma quanto sia “hardcoded”, cioè fissato (geneticamente) e quanto invece sia flessibile e adattabile ancora non è ben chiaro. Poi nell’ingegneria elettronica e informatica per costruire algoritmi e circuiti elettronici che simulano le andature, per applicazioni militari, nel cinema e nell’intrattenimento (per avere personaggi virtuali sempre più realistici).
Nei labs americani hanno già costruito prototipi di robot quadrupedi che si muovono galoppando. Le applicazioni sono al momento militari, ma si pensa al trasporto veloce di materiali su terreni inadatti alla locomozione su ruote.