Пассивная сила мышц определяет быстрые движения мелких конечностей

Исследование на палочниках показало, что для быстрых движений коротких и лёгких конечностей (например, ног насекомых) может быть достаточно пассивной мышечной силы, без активного контроля со стороны центральной нервной системы (ЦНС). Для крупных и тяжёлых конечностей (например, человеческих ног) ЦНС активно управляет движением, в том числе его замедлением.

Ключевое открытие: При быстром движении (например, замахе ноги) неактивная мышца-антагонист (сгибатель) растягивается. В ходе этого растяжения в ней возникает ранее неизвестная динамическая пассивная сила, достаточная для непрерывного замедления движения до функционально необходимого уровня.

Методология: Учёные изучили мышцу-сгибатель ноги палочника, подвергнув её различным сценариям растяжения, и измерили возникающие динамические силы. На основе этих данных была создана динамическая модель работы сустава ноги. Оказалось, что пассивные силы сгибателя, возникающие при активации мышцы-разгибателя, могут генерировать движение, соответствующее по скоростному профилю движению живого насекомого.

Значение: Эти результаты противоречат распространённым представлениям о контроле быстрых движений мелких конечностей. Ранее было известно, что пассивные мышечные силы важны, но не ожидалось, что их влияние настолько велико, что они могут определять весь скоростной профиль движения. Это означает, что активная мышца и её антагонист должны быть идеально согласованы друг с другом.

Исследование опубликовано в журнале Current Biology под названием "Swing Velocity Profiles of Small Limbs Can Arise from Transient Passive Torques of the Antagonist Muscle Alone".