已灭绝物种的静态与动态肌肉建模:对澳大利亚白虫 (Australopithecus afarensis) 的骨盆和下肢进行生物力学案例研究
Ashleigh L A Wiseman1, James P Charles2, John R Hutchinson3
1McDonald Institute for Archaeological Research, University of Cambridge, Cambridge, United Kingdom.
PeerJ
|February 5, 2024
概括
估计奥斯特拉洛皮塞克斯阿法伦西斯 (Australopithecus afarensis) 模型中的肌肉结构会影响推断出的四肢强度. 与静态模型相比,动态模型更好地预测了力量的产生,揭示了生物力学能力的变化.
科学领域:
- 古人类学古人类学.
- 生物力学 生物力学
- 计算建模计算建模
背景情况:
- 肌肉力量的产生取决于结构参数,如纤维长度和角.
- 这些参数在化石中没有保存,需要对已灭绝的原始人类的肌肉骨模型进行估计.
研究的目的:
- 评估不同的肌肉结构估计方法如何影响奥斯拉罗皮特克斯阿法伦斯 (AL 288-1) 的生物力学推断.
- 为了评估数字重建的肌肉保持直立,单肢支姿势的能力.
主要方法:
- 使用静态和动态的Hill型肌肉模型生成了AL 288-1的七个肌肉骨模型.
- 估计的肌肉纤维长度,角,肌松长度和最大的同位力.
- 通过增加地面反应力 (GRF) 进行静态 (反向) 模拟,直到四肢崩.
主要成果:
- 所有模型都显示出类似的肌肉激活模式,但最大GRF容量有显著差异.
- 静态肌肉模型通常表现不佳,支持体重的1.8倍以下.
- 动态肌肉模型表现出更大的力量和力量生产能力.
结论:
- 选择肌肉结构估计方法显著影响已灭绝的原始人中的推断肢体功能和力量.
- 动态模型为生物机械重建提供了更可靠的肌肉力量生产估计.
- 对比分析表明,在最大的GRF时,在人类物种中保留肌肉激活策略,以支持单肢.


