걸음걸이

Gait
이 기사는 모든 동물의 개에 관한 것이다.다른 용도는 보행(동음이의)을 참조하십시오.
코끼리 산책

걸음걸이는 단단한 기질 위를 이동하는 동안 인간을 포함한 동물의 팔다리가 움직이는 패턴이다.대부분의 동물들은 속도, 지형, 기동 필요성, 그리고 에너지 효율에 따라 걸음걸이를 선택하면서 다양한 가트를 사용한다.다른 동물 종들은 특정한 개트의 사용을 막는 해부학적 차이 또는 단순히 서식지의 차이로 인해 진화된 선천적 선호도 때문에 다른 개트를 사용할 수 있다.다양한 게이트가 특정한 이름을 붙이는 동안, 생물학적 시스템의 복잡성과 환경과의 상호작용은 이러한 차이를 잘해야 "흐릿하게" 만듭니다.게이트는 일반적으로 풋폴 패턴에 따라 분류되지만, 최근의 연구는 종종 역학에 기초한 정의를 선호한다.이 용어는 일반적으로 물이나 공기와 같은 유체 매체를 통한 사지 기반 추진이 아니라 그에 대한 반작용력을 발생시킴으로써 고체 기질을 가로질러 추진한다는 것을 의미한다(이는 물속 및 육지에서의 보행에 적용될 수 있다).

동물의 움직임이 빠르기 때문에, 사지의 움직임의 패턴에 대한 통찰력을 주기에는 간단한 직접적인 관찰이 거의 충분하지 않습니다.발자국이나 발자국 소리를 바탕으로 게트를 분류하려는 초기 시도에도 불구하고, 에드위어 무이브릿지와 에티엔 줄스 마레이가 빠른 일련의 사진을 찍기 시작하고 나서야 게트의 적절한 과학적 조사가 시작될 수 있었다.

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개요

밀턴 힐데브랜드는 현대 과학 분석과 게트의 분류를 개척했다.각 사지의 움직임은 발이 지면과 접촉하는 자세 단계와 발을 들어올려 [1][2]앞으로 움직이는 스윙 단계로 구분되었다.각 사지는 동일한 시간 내에 주기를 완료해야 합니다. 그렇지 않으면 한 사지와 다른 사지의 관계는 시간에 따라 변할 수 있고, 안정된 패턴이 발생할 수 없습니다.따라서, 모든 걸음걸이는 기준 사지(일반적으로 왼쪽 뒷다리)의 주기에 상대적인 3개 사지의 자세 단계의 시작과 끝이라는 관점에서 완전히 설명될 수 있다.

변수

힐데브랜드 스타일의 보행 그래프.어두운 영역은 접촉 시간을 나타내며, 하단 축은 주기의 %입니다.

게이트는 일반적으로 사지의 움직임에 따라 "대칭"과 "비대칭"으로 분류됩니다.이 용어들은 좌우 대칭과는 무관하다는 점에 유의해야 합니다.대칭 보행에서는 한 쌍의 왼쪽과 오른쪽 사지가 번갈아 가며 걷는 반면, 비대칭 보행에서는 팔다리가 함께 움직인다.비대칭 게이트는 현탁상의 존재로 인해 "도약 게이트"라고 불리기도 한다.

보행의 핵심 변수는 듀티 팩터와 앞다리-힌드림브 위상 관계이다.듀티 계수는 단순히 주어진 발이 지면에 있는 전체 사이클의 백분율입니다.이 값은 일반적으로 동물이 특별히 훈련된 걸음걸이로 움직이거나 가속 또는 감속하지 않는 한 앞다리와 뒷다리의 경우 동일합니다.듀티 계수가 50%를 넘으면 "보행"으로 간주되며, 50% 미만인 듀티 계수는 주행으로 간주됩니다.전림부-힌들림부 단계는 사지 쌍 사이의 시간 관계이다.같은 쪽 앞다리와 뒷다리가 동시에 스탠스 위상을 시작하면 위상은 0(또는 100%)이 됩니다.같은 쪽 앞다리가 뒷다리보다 사이클의 절반 늦게 지면과 접촉하면 위상은 50%가 된다.

보행의 생리학적 영향

보행 선택은 사지의 움직임과 속도의 즉각적인 변화, 특히 환기의 측면에서 영향을 미칠 수 있다.도마뱀과 도롱뇽은 횡격막이 없기 때문에 폐에 공기를 넣고 빼내기 위해 체벽을 넓히고 수축해야 하지만 이동 중에 몸을 좌우로 흔들 때 사용하는 근육과 같다.따라서, 그들은 이동과 호흡을 동시에 할 수 없고, 비록 모니터 도마뱀과 같은 몇몇 도마뱀들은 볼을 통해 이러한 제한을 피할 수 있지만 캐리어의 제약이라고 불리는 상황입니다.반대로, 질주하는 포유동물의 척추 굴곡은 복부의 내장을 피스톤으로 작용시켜 동물의 척추가 구부러지고 늘어나면서 폐를 팽창시키고 수축시켜 환기를 증가시키고 더 큰 산소 교환을 가능하게 한다.

종간의 차이

투명한 러닝머신 위를 걷는 햄스터.
사막 개미들이 번갈아 걷는 삼각대 걸음걸이.

주어진 동물은 상대적으로 제한된 개트의 집합을 사용하며, 다른 종들은 다른 개트를 사용한다.거의 모든 동물들이 대칭적인 개트를 할 수 있는 반면, 비대칭 개트는 주로 보폭 길이를 늘리기 위해 충분한 척추 굴곡을 할 수 있는 포유류에 한정된다.보행과 달리기를 하는 동안 가로 배열은 [3]포유류에서 가장 흔하지만,[3] 원숭이, 일부 주머니쥐, 그리고 킨카주스와 같은 수상성 포유류는 안정성을 높이기 위해 대각선 배열 보행을 사용합니다.대각선 연속 보행과 달리기(일명 트로트)는 도롱뇽과 도마뱀과 같이 사방으로 뻗은 네발 동물에 의해 가장 자주 사용되는데, 이동 중 몸의 횡방향 진동 때문이다.바이페드는 독특한 경우이며, 대부분의 바이페드는 자연 이동 중에 걷기, 달리기, 깡충깡충 뛰기 등 3개의 기트만 표시합니다.인간 줄넘기와 같은 다른 게이트는 고의적인 노력 없이 사용되지 않습니다.

에너지 기반 보행 분류

발밑에 의해 게이트를 분류할 수 있는 반면, 전신 운동학 및 힘판 기록을 포함하는 새로운 연구는 운동의 역학에 기초한 대체 분류 체계를 만들어냈다.이 방식에서는 움직임이 걷기와 달리기로 나뉩니다.워킹 가이트는 지오반니 카바냐가 설명한 메커니즘인 역진자(운동 에너지와 위치에너지의 변동을 나타내는)로 종종 묘사되는 다리 위로 몸을 "뛰는" 움직임으로 특징지어진다.달리기에서 운동 에너지와 전위 에너지는 동상으로 변동하며, 에너지 변화는 스프링으로 작용하는 근육, 뼈, 힘줄 및 인대로 전달됩니다(따라서 스프링 질량 모델에 의해 설명됨).

에너지학

들소 질주

속도가 일반적으로 보행 선택을 좌우하며, 속도가 증가함에 따라 네발 포유류가 걷기에서 뛰기, 질주하기 등으로 이동한다.각각의 게트는 미터당 최소 열량이 소비되는 최적의 속도를 가지며, 비용은 더 느리거나 더 빠른 속도로 증가한다.보행 전환은 빠른 보행 비용이 느린 주행 비용보다 더 높은 속도에서 발생합니다.구속되지 않은 동물들은 에너지 비용을 최소화하기 위해 보통 걸음걸이에 최적의 속도로 움직인다.운송비는 동물들의 개트뿐만 아니라 다른 개트들의 에너지학을 비교하는데 사용된다.

비테트라포드 게이트

육상 척추동물에서 보여지는 다리 수의 차이에도 불구하고, 보행의 역진자 모델과 달리기의 스프링 질량 모델에 따르면, "걷기"와 "달리기"는 다리가 2, 4, 6 또는 그 이상인 동물에서 나타난다."게이트"라는 용어는 심지어 뚜렷한 패턴의 웨이크 소용돌이를 만들어내는 비행과 수영 유기체에도 적용되어 왔다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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  1. ^ Hildebrand, Milton (1 December 1989). "The Quadrupedal Gaits of Vertebrates: The timing of leg movements relates to balance, body shape, agility, speed, and energy expenditure". BioScience. 39 (11): 766. doi:10.2307/1311182. JSTOR 1311182.
  2. ^ Tasch, U.; Moubarak, P.; Tang, W.; Zhu, L.; Lovering, R. M.; Roche, J.; Bloch, R. J. (2008). Volume 2: Automotive Systems; Bioengineering and Biomedical Technology; Computational Mechanics; Controls; Dynamical Systems. pp. 45–49. doi:10.1115/ESDA2008-59085. ISBN 978-0-7918-4836-4.
  3. ^ a b Lemelin P, Schmitt D 및 Cartmill M. 2003.주머니쥐(Family Didelphidae)의 발밑 패턴과 다리 사이의 조정: 영장류에서 대각선 배열 보행기의 진화에 대한 증거.J. 동물.연대 260:423-429.PDF 웹 링크