External mechanical work of locomotion from inverse dynamics: insight from different body plans

Abstract

La estimación del trabajo mecánico externo (WEXT) depende principalmente de la trayectoria del centro de masa corporal (COMb). Utilizando diferentes modelos cinemáticos es posible reconstruir de forma confiable, mediante herramientas de dinámica inversa, la posición del COMb. Medimos y comparamos el WEXT calculado por un modelo simple y otro completo, en locomoción bípeda y octópoda, al fin de calcular las diferencias y evaluar la confiabilidad del modelo simplificado. El análisis del desplazamiento del centro de masa a través de uno o dos marcadores fijados en el segmento mayor del cuerpo puede ser una aproximación útil para diferentes propósitos. Inversamente, en un modelo completo se consideran los movimientos de todos, o casi todos, los segmentos corporales. El modelo simplificado fue un subconjunto de marcadores del modelo completo. En tarántulas, los datos fueron colectados durante desplazamientos libres en un espacio especialmente calibrado. Los humanos se desplazaron caminando, corriendo y galopando sobre una cinta caminadora, a diferentes velocidades controladas. Los modelos simplificados siempre sobreestimaron el WEXT de forma dependiente de la velocidad. La energía cinética resultó ser más afectada que la energía potencial. Así, en los patrones con características de rebote como el galope y en menor medida la carrera, las diferencias entre los dos modelos fue menor que en la marcha. En el skipping el error porcentual fue constante en las diferentes velocidades, alrededor del 30%, La diferencia entre los modelos fue influenciada por el peso relativo de los segmentos. Con el propósito de estimar la energía mecánica del COMb, se recomienda utilizar, al menos en vertebrados, un modelo que incluya los segmentos corporales.