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L’evoluzione del piede umano: gli archi che creano rigidità, per correre e camminare

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Schematic of the foot skeleton showing the arches and typical loading pattern Credit: M. Venkadesan

Secondo una recente ricerca, pubblicata sulla rivista Nature, i piedi umani hanno sviluppato nel tempo due arcate uniche che ci consentono di camminare e correre. I risultati forniscono una visione dell’evoluzione dei piedi umani e possono aiutare a migliorare il design dei piedi robotici.

I piedi degli esseri umani

Gli esseri umani hanno sviluppato piedi rigidi e arcuati che sono essenziali per un’efficace camminata in posizione eretta. Al contrario, altri primati, come scimpanzé, gorilla e macachi, hanno piedi relativamente flessibili e piatti. Nella ricerca in quest’ambito vi è un costante dibattito su come la struttura del piede umano crea rigidità. La maggior parte degli studi finora svolti si era concentrata sull’arco longitudinale mediale, che va dal tallone alla punta del piede, ma non ha preso in considerazione il possibile ruolo giocato da un altro arco del piede, quello arco tarsale trasversale, che attraversa il piede.

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Un test di flessione sui piedi umani

Per verificare se l’arco tarsale trasversale crea rigidità, Madhusudhan Venkadesan e colleghi hanno eseguito test di flessione sui piedi umani. I risultati hanno mostrato che l’arco tarsale trasversale è responsabile di oltre il 40% della rigidità del piede. Se pieghiamo un foglio di carta parallelamente alla larghezza si crea una rigidità del foglio nel senso della lunghezza. Allo stesso modo l’arco tarsale trasversale può avere un ruolo simile nel creare la rigidità dei piedi.

Gli autori hanno anche esaminato l’evoluzione dell’arco tarsale trasversale nei primati, anche nelle specie di hominini estinte.

L’evoluzione dell’arco tarsale trasversale nei primati

Hanno scoperto che solo il genere Homo aveva sviluppato completamente l’arco longitudinale mediale e l’arco tarsale trasversale. Questi risultati suggeriscono che la combinazione dei due archi adiacenti produce rigidità lungo la lunghezza del piede. Inoltre, ci sono state diverse fasi nell’evoluzione del piede umano che hanno via via prodotto miglioramenti nella sua struttura, consentendo una camminata e una corsa efficienti.

In un articolo di News & Views di accompagnamento, Glen Lichtwark e Luke Kelly suggeriscono che il meccanismo potrebbe essere applicato per migliorare la progettazione di arti protesici o robot con gambe che mirano a imitare i piedi umani.

Guarda il video che illustra la dinamica del piede durante la corsa

Measurement showing forces that cause slight bending of the foot during a run. Video produced by Ali Yawar, Carolyn Eng, and Madhusudhan Venkadesan at Yale University. Creative Commons Attribution license (reuse allowed).

 

 

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