啮齿类昆虫研究表明被动肌肉力量对快速运动的重要性

动物学家对不同大小肢体的运动功能有了新的认识。长而重的肢体(如手臂或腿)与短而轻的肢体(如手指)在执行快速运动的能力上基本不同。虽然中枢神经系统必须主动控制大肢体的快速运动，但被动肌肉力量足以满足小而轻的肢体的运动速度和幅度。这是科隆大学的动物学家Ansgar Bueschges、Arndt von Twickel和Christoph Guschlbauer与俄亥俄大学的访问科学家Scott Hooper合作进行的粘虫研究的结果。这篇论文已经发表在《小肢体的挥拍速度曲线可由个别拮抗肌的瞬时被动力矩产生》一文中。当代生物学。

Bueschges说，在整个锻炼过程中有不同的基本速度水平，直到整个锻炼得到最佳执行。比如我们走路的时候观察腿的摆动，摆动阶段会把腿带回到下一步的起始位置。通过这种反馈，腿的摆动速度向末端递减，这样脚就不会快速接触。如果没有减速，下降过程中产生的力会很大，会抵消下一步。我们的神经系统在大的肢体中产生这种减速，比如人类的腿。

然而，对于昆虫骨骼等较小的肢体，作者已经证明，摆动阶段等快速运动过程中腿部的减速与中枢神经系统无关。Von Twickel解释说，这是由于肢体的内在肌肉特性：‘如果主动缩短腿部关节的伸肌以产生快速运动，无效的屈肌将不可避免地被拉长。在拉伸过程中，屈肌产生了一种前所未有的动力，这种动力非常强劲，可以将运动持续减慢到必要的水平。

在这项研究中，作者将杆状昆虫腿部的屈肌暴露于各种拉伸情况下，并测量被动肌肉对不同拉伸部位施加的动态力。然后，他们利用结果动态模拟腿部关节的功能。由伸肌激活引起的屈肌被动动力可以产生与动物速度分布相对应的运动。

这些结果非常令人惊讶，与小肢体如何完成快速运动的广泛概念相矛盾。Bueschges总结道：“我们很早就知道被动肌肉力量对于小肢体的运动很重要，但我们没有想到它们的作用会如此之大，以至于可以决定运动的速度分布。这意味着活跃的肌肉和它们的对手必须完美地相互适应。我们更好地理解了这种相互作用。

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