Koty od wieków fascynują ludzi swoją niezwykłą zdolnością do lądowania na czterech łapach po upadku z wysokości. Natura tego zjawiska, tłumaczonego jako tak zwany odruch wyprostny, pozostawała jednak zagadką. Najnowsze badania japońskich naukowców z Uniwersytetu Yamaguchi pokazują mechanizmy stojące za tym niezwykłym zachowaniem. Wyniki opublikowane w czasopiśmie "The Anatomical Record" wskazują, że kluczową rolę odgrywa tu zróżnicowana elastyczność poszczególnych odcinków kociego kręgosłupa.
- Najnowsze badania japońskich naukowców z Uniwersytetu Yamaguchi wyjaśniają, jak koty lądują na czterech łapach po upadku.
- Kluczowa jest zróżnicowana elastyczność kręgosłupa - odcinek piersiowy (górny) jest bardzo elastyczny, a lędźwiowy (dolny) sztywny.
- Więcej o ustaleniach naukowców przeczytasz w tym artykule.
Odruch wyprostny u kotów to złożony mechanizm, który pozwala zwierzęciu obrócić ciało w powietrzu i bezpiecznie wylądować na łapach. Dotychczasowe obserwacje sugerowały, że koty wykorzystują do tego zarówno ruchy głowy, jak i tułowia, jednak szczegóły biomechaniczne tego procesu pozostawały niejasne. Zespół badawczy postanowił dokładnie przyjrzeć się właściwościom mechanicznym kręgosłupa kota, koncentrując się na jego dwóch głównych odcinkach: piersiowym (górna i środkowa część grzbietu) oraz lędźwiowym (dolna część grzbietu).
W pierwszym etapie naukowcy przeprowadzili testy mechaniczne na pięciu martwych kotach, oddzielając odcinek piersiowy od lędźwiowego. Każdy z fragmentów poddano działaniu sił skręcających, mierząc takie parametry jak maksymalny moment obrotowy, zakres ruchu, strefa neutralna oraz sztywność.
Wyniki jednoznacznie wykazały, że odcinek piersiowy charakteryzuje się znacznie większą elastycznością skrętną niż odcinek lędźwiowy. Odcinek piersiowy ma przy tym szeroką strefę neutralną, aż 47 stopni, w której kręgosłup może się swobodnie skręcać przy minimalnym oporze. Dla porównania odcinek lędźwiowy praktycznie nie wykazuje takiej strefy, jest znacznie sztywniejszy i bardziej odporny na skręcanie.
W kolejnym etapie badacze przeanalizowali zachowanie dwóch zdrowych kotów podczas kontrolowanego upadku na miękką poduszkę. Dzięki zastosowaniu markerów na barkach i biodrach oraz szybkich kamer, możliwe było precyzyjne śledzenie ruchów poszczególnych części ciała zwierząt. Analiza nagrań wykazała, że podczas upadku ruchy kota są sekwencyjne. Najpierw obraca się przednia część tułowia, głowa i barki, a dopiero potem tylna, czyli biodra i tylne łapy. Elastyczny odcinek piersiowy umożliwia szybkie skręcenie przedniej części ciała, podczas gdy sztywny odcinek lędźwiowy stabilizuje tył, zapobiegając niekontrolowanemu obrotowi całego ciała. Dopiero po zakończeniu rotacji przedniej części, tylna część tułowia podąża za nią, umożliwiając kotu pełne ustawienie się do lądowania na łapach.
Taka budowa kręgosłupa pozwala kotom na precyzyjne i szybkie dostosowanie pozycji ciała w powietrzu, nawet jeśli upadek następuje z niewielkiej wysokości. Co ciekawe, mechanizm ten nie wymaga od kota odpychania się od żadnej powierzchni. Cała sekwencja ruchów odbywa się wyłącznie dzięki zróżnicowanej elastyczności kręgosłupa i odpowiedniemu rozłożeniu masy ciała.
Odkrycia japońskich naukowców mają znaczenie nie tylko dla zrozumienia zachowań kotów, ale także dla wielu innych dziedzin. Lepsze poznanie biomechaniki kociego kręgosłupa może przyczynić się do opracowania skuteczniejszych metod leczenia urazów kręgosłupa u zwierząt, a także do tworzenia bardziej realistycznych modeli matematycznych ruchu zwierząt.
Co więcej, inspiracje płynące z natury mogą znaleźć zastosowanie w robotyce. Konstruktorzy robotów mobilnych mogą wykorzystać mechanizmy sekwencyjnego ruchu i różnicowania sztywności "kręgosłupa" do budowy maszyn zdolnych do szybkiej zmiany pozycji w przestrzeni.
