Люди, мыши и мухи имеют схожую походку: ученые нашли общую закономерность движения суставов

Плодовые мушки, мыши и люди, несмотря на существенные различия в анатомии, при ходьбе подчиняются единой кинематической закономерности движения суставов. К такому выводу пришли ученые из Кёльнского университета и Исследовательского центра Юлиха. Результаты нового исследования раскрывают фундаментальные механизмы координации в нервной системе и позволяют объективно анализировать нарушения подвижности при старении и двигательных заболеваниях.

Для сопоставления локомоции у видов, разделенных сотнями миллионов лет эволюции, авторы разработали платформу с открытым исходным кодом AutoGaitA на языке Python. Данный комплекс стандартизирует анализ видеозаписей трекинга поз, позволяя напрямую сравнивать суставные углы и скорости перемещения конечностей у организмов с принципиально разным строением скелета.

Главным итогом анализа стало обнаружение общего дистально-проксимального градиента скорости: периферические суставы, удаленные от центра тела, перемещаются быстрее, чем те, что расположены ближе к корпусу. Это соотношение скоростей сохраняется независимо от темпа ходьбы и внешних условий, что свидетельствует об эволюционно устойчивом принципе нервного управления.

При этом генерация силы толчка видоспецифична: человек отталкивается преимущественно голеностопом, мыши задействуют коленные и голеностопные суставы, а дрозофилы — синхронное сгибание сегментов конечностей. Исследователи также определили влияние возраста: у всех видов с годами снижается сила толчка, однако базовое соотношение скоростей движения суставов не нарушается.

Инструмент AutoGaitA применим не только к ходьбе, но и к плаванию или полету. По оценке авторов, методика дает возможность дифференцировать общие биологические закономерности от видовых адаптаций, что актуально для нейробиологических исследований, клинической диагностики патологий движения и разработки программ реабилитации.

Исследование провели ученые под руководством профессора Сильвии Даун и профессора Грацианы Гатто. Результаты опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) в статье «Межвидовая идентификация консервативных и дивергентных локомоторных кинематических стратегий с использованием AutoGaitA».

Источник: pnas.org