Anterior diaphyseal curvature of the femur and tibia has biomechanical consequences during unloaded uphill locomotion
Notice bibliographique
Résumé
The biomechanics of limb bone curvature are complex, and though anterior curvature clearly exhibits some relationship with behavior, the mechanisms shaping it and its biomechanical purpose remain unclear. Among both Neanderthals and humans, anterior limb bone curvature correlates strongly with other limb bone adaptations known to reflect high mobility, particularly in steep variable terrain. We developed a computational musculoskeletal model to test the impact of opposing patterns of human femoral and tibial anterior curvature on muscle kinetics during a proxy for uphill walking: stair-climbing. Femoral and tibial laser scans were used from two archaeological individuals matched for estimated body mass, bi-iliac breadth, and crural index but with reverse patterns of anterior diaphyseal curvature. A default OpenSim musculoskeletal model was modified twice – once to each individual’s anatomy – and the resulting models performed stair-climbing gait simulations with experimentally-collected motion capture data. Both custom MSk models followed the general gait kinematics expected based on stair-climbing gait studies, but differed in muscle kinetics in key areas. When a curved femur was paired with a straight tibia, the opposite pattern of recruitment of bi-articular superficial hamstring muscles was observed compared to the pairing of a straight femur with a curved tibia. Pairing a curved femur with a straight tibia was also associated with reduced soleal recruitment and an increased reliance on secondary ankle plantarflexors. These effects are attributed to variation in muscle moment arms about the knee and the relationships that curvature likely has with other three-dimensional morphological variation within the bone/limb. While the tissue-level mechanisms shaping anterior limb bone curvature remain poorly understood, results of the current study suggest that opposing patterns of variation in long bone curvature within the leg do elicit different kinetic solutions to the problem of achieving the same gait kinematics during uphill locomotion. This is an important first step not just in better understanding the biomechanical impact of anatomical variation in bone curvature on locomotion, but also contributes more broadly to the recognition in biological anthropology of variability in the relationship between locomotor function and underlying skeletal structure.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».