I se všemi úžasnými vlastnostmi našich rukou, které jsou schopné všeho, od navlékání jehly až po lámání dřevěných prken, nelze s jistotou říci, jak dokonalé jsou pro nás. Evoluční biologové přesně nevědí, proč mají lidé a většina pozemských čtyřnohých tvorů pět prstů na každé končetině. Byl by život horší, kdyby se na rukou člověka vyvinulo šest prstů?
Další prst v blízkosti malíčku by některé úkoly usnadnil. Mohli bychom hrát na složitější hudební nástroje, psát rychleji a pevněji uchopit předměty. „Širší ruka by usnadnila hraní basketbalu,“ říká Cliff Tabin, genetik z Harvard Medical School, který studuje evoluci končetin u obratlovců. „Jemnou motorikou naší ruky jsou ale hlavně palec a ukazováček. Malíček navíc by velký rozdíl neudělal.“
Největší dopad by však byl v matematické oblasti a jiný systém počítání by měl překvapivě hluboké důsledky.
muž počítání
Na celém světě se lidé počítají do desítek. Antropologové jsou si jisti, že za takový desetimístný systém počítání vděčíme počtu prstů na našich rukou. Zdá se nám to přirozené, ale je to jen proto, že jsme na to zvyklí. Kdybychom měli na každé ruce šest prstů, určitě bychom si zvykli na 12místný systém, je si jistý Tabin, a čísla by byla: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, x , y, 10. „Dvanáctimístný systém bychom považovali za nejjednodušší a nejpřirozenější a 12místný systém bychom považovali za stejně nepochopitelný jako systém 10místný,“ říká vědec.
Možná nezáleží na tom, zda počítáte v desítkách nebo desítkách, ale Mark Shangizi uvažuje jinak. Vedoucí laboratoře pro studium vlastností lidského vnímání ve výzkumném ústavu v americkém Idahu se domnívá, že mnohé lidské úspěchy, ať už jde o matematiku, řeč nebo hudbu, rychle postupují, když lidská kultura přijímá nejpřirozenější formu vyjádření tento úspěch.
„Ve své knize The Visual Revolution jsem tvrdil, že naše schopnost tak dobře číst je způsobena tvarem písmen, které díky kulturnímu vývoji začaly vypadat přirozeně. Jejich tvary a křivky lze vidět v živé přírodě, a proto aktivují náš mechanismus vizuálního rozpoznávání objektů, který nám umožňuje číst, vysvětluje Shangizi. – Ve svém dalším příspěvku jsem vysvětlil, že máme schopnost rozumět řeči, protože kulturně se řeč vyvíjela jako něco přirozeného. To znamená, že jeho zvuk sleduje hluk z pevných předmětů, které bylo možné slyšet v biotopech, kde jsme se vyvinuli.“
Když kultura využívá evolučních podmínek a vytváří přirozené způsoby, jak věci dělat, děláme to skvěle. Když se kultuře nedaří využít lidskou evoluci, plníme nový úkol nejistě, nepřirozeně a žalostně, poznamenává vědec. Například provádění logických úloh je klasický případ, kdy se nám zdá, že jsme nedostatečně upravení, protože i ty nejjednodušší koncepty v logice jsou pro opravdu chytré lidi vyloženě obtížné.
Když se vrátíme k počítání prstů, 12 prstů by mělo významný dopad na matematické schopnosti lidí. Koneckonců, číslo 12 má mnohem více faktorů než číslo 10.
„Výběr systému počítání může ovlivnit i čtení. V důsledku toho bychom místo čtení písmen, jak jsme zvyklí, byli nuceni číst čárové kódy (a to bychom nikdy dobře neuměli, navzdory rozsáhlému školení),“ vysvětluje Shangizi.
Podle vědce je těžké s jistotou říci, zda by z nás přechod z 10místného na 12místný systém počítání udělal lidi, kteří počítají. Rozhodně by to však byla vážná rána pro naši „digitální technologii“, která zajišťuje maximální využití kulturní evoluce pro naše úspěchy.
Pravidlo?
Další prsty se někdy objevují jako vrozená vada. Říká se tomu „polydaktylie“ a jde o běžnou genetickou chybu. Ale přirozený výběr neudělal z těchto extra prstů trvalý výskyt. Proč ne? Podle Cliffa Tabina další prst nepřináší nic nového, a tudíž neposkytuje žádné evoluční výhody na globální úrovni. Pokud bychom vyvinuli skutečně nezbytný šestý prst, pravděpodobně by vyrostl ze zápěstí jako další palec.
Toto je standardní model pro několik tetrapodů (čtyřnohých zvířat), kteří obývají Zemi, jako je panda, kteří mají další přívěsek ve formě palce. Jde vlastně o prodloužení zápěstní kosti, které pandy používají k podpoře při uchopení bambusu.
Ale Shangizi tvrdí, že lidé si nemohli vyvinout palec navíc. Vyvinul teorii k vysvětlení pětimístného počtu číslic na končetině v živočišné říši, kterou nazval „zákon konečnosti“. Jde o jednoduchý matematický vzorec odvozený z pravidel pro počet uzlů v počítačových sítích, který poskytuje optimální počet končetin, které tělo potřebuje ke komunikaci s vnějším světem na základě své velikosti. Zákon stanoví, že když jsou končetiny vzhledem k tělu velmi dlouhé, mělo by jich být v ideálním případě šest (například hmyz). Se zkracováním končetin se jejich počet zvyšuje na velké hodnoty (například stonožky). Zákon také navrhuje počet číslic požadovaných končetinou na základě jejich velikosti. Vzhledem k tomu, že musí mít správnou délku, aby zakryly dlaň, optimální počet prstů na lidské ruce je pět.
„Pokud bychom potřebovali další prst k provádění nových úkolů (psaní na klávesnici, operace, ovívání atd.), byla by to významná odchylka od optimální morfologie, pro kterou se naše ruce vyvinuly, konkrétně uchopování různých předmětů,“ vysvětluje Shangizi.
Někteří neurologové se shodují, že šest prstů je příliš mnoho. V moderní protetice se vyvíjejí robotické ruce, které dobře fungují se dvěma, třemi a čtyřmi prsty. Normální počet by tedy byl spíše čtyři než šest.
- palec
- panda
- polydaktylie
- systém počítání
- šestý prst
- evoluční podmínky
- evoluce končetin
Lidské tělo lze přirovnat k velmi složitému mechanismu, který se skládá z mnoha jednotlivých systémů, které harmonicky a včasně fungují tak, aby zajistily život. Lze jej také přirovnat k programu skládajícím se z tisíců řádků kódu, z nichž každý vykonává specifické funkce. Ale programátoři mě nenechají lhát, v kódu jsou často chyby nebo nepřesnosti. Některé vedou k nefunkčnosti programu nebo jeho jednotlivé funkce, jiné se stávají nečekanou funkcí, která program doplňuje.
Dnes se seznámíme se studií, ve které se vědci rozhodli podrobně podívat na motoriku a neuromechaniku člověka, jehož program obsahuje řádek kódu navíc – plnohodnotný šestý prst na každé ruce. Dá se taková odchylka považovat za funkčně užitečnou, mají takoví lidé výhody v motorice a s jakými nápady v oblasti protetiky vědci přišli? Na tyto otázky najdeme odpovědi ve zprávě vědců. Jít.
Výzkumná základna
Nejprve stojí za to krátce zvážit, co je polydaktylie. Jak jsme již pochopili, tento termín se týká přítomnosti dalších prstů na rukou a/nebo nohou u osoby nebo zvířete (obvykle psů a koček). Tato anatomická odchylka je dědičná. Přibližně 2 % novorozenců se rodí s prstem navíc, 10 % z nich má prst navíc na horní končetině. Vědci zjistili, že polydaktylie se začíná aktivně rozvíjet během 4 týdnů embryonálního vývoje, kdy dochází k aktivnímu růstu končetin. Hlavním zdrojem polydaktylie jsou genetické mutace. V současné době existuje asi 39 takových mutací spojených s tvorbou prstů navíc. Existuje také mnoho syndromů poruch pohybového aparátu, mezi jejichž příznaky patří polydaktylie.
Zjednodušená klasifikace polydaktylie má 3 hlavní kategorie v závislosti na umístění prstu navíc:
- radiální (preaxiální): zdvojení segmentů prvního prstu;
- centrální: zdvojení druhého až čtvrtého prstu;
- ulnární (postaxiální): duplikace pátého prstu.
Kromě umístění je polydaktylie také rozdělena do kategorií na základě struktury doplňkové číslice (čísel):
- polydaktylie typ 1: pomocné prsty jsou zakrnělé a sestávají výhradně z kůže;
- polydaktylie typ 2: pomocné prsty jsou větví hlavních;
- polydaktylie typu 3: další prsty jsou kompletní (kostní struktura, nervy, klouby, průtok krve, kůže atd.).
Studie, kterou dnes zvažujeme, zahrnovala 2 lidi (17letého muže a jeho 52letou matku), kteří mají polydaktylii třetího typu (6 plných prstů na obou rukou).
Vědci položili řadu otázek, na které se dosud nikdo příliš nepokoušel najít odpovědi: jak dobře si lidský mozek dokáže poradit s prsty navíc; zda přídavný prst pracuje se svaly a nervy hlavních nebo plně využívá svůj vlastní; jak nezávislý je prst navíc; Jak na jeho činnost reaguje tělo majitele 6. prstu a má 6. prst navíc nějaký přínos? Otázek je spousta, odpovědi zatím vůbec žádné, ale ne na dlouho.
Ukázka rukou 17letého chlapce, který se účastnil studie.
Při pohledu do budoucna můžeme s jistotou říci, že mozek a nervový systém jako celek odvádějí vynikající práci při ovládání končetin, které mají 6 prstů. Tyto extra prsty navíc umožňují jejich majitelům provádět určité úkoly jednou rukou, když člověk s 5 prsty potřebuje dva, a dvěma, když člověk s 5 prsty už potřebuje tři. Jinými slovy, náš nervový systém je velmi chytrý, promiňte hrubou nadsázku. Náš mozek dokáže ovládat prsty navíc bez velkého úsilí, a to vede vědce k zamyšlení nad protetikou, která doplní celé končetiny. To zní velmi futuristicky a dokonce trochu zvláštně, ale vědci mají řadu fyzických důkazů jak o schopnostech mozku, tak o výhodách dalších prstů.
Výsledky výzkumu
Obrázek č. 1: Mladý muž má prst navíc mezi palcem a ukazováčkem.
V první řadě se vědci rozhodli zjistit, které svaly a nervy se podílejí na motorice 6. prstu.
Jak vidíme na fotografii pravé ruky, palec má 2 falangy, zbylých pět má každý tři falangy (1a, 1b). Je také vidět, že anatomie čtyř prstů (ukazováček, prostředníček, prsteníček a malíček) účastníka studie je podobná jako u člověka bez polydaktylie. Cévní a nervové struktury palce účastníka jsou stejné jako u člověka bez polydaktylie.
Rozdíly jsou v kloubech palce. Karpometakarpální kloub palce má kulovitý vzhled (1d) se třemi stupni volnosti včetně torze, zatímco v normálním případě je karpometakarpální kloub palce sedlo, které torzi neumožňuje. Přídavný prst (dále jen DP) má sedlovitý kloub (1e), dva vnější flexorové šlachy a jeden vnitřní extenzorový aparát (1c) a další digitální nervy.
Abych to shrnul, tato šestiprstá ruka je ovládána více svaly a nervy než pětiprstá ruka. To znamená, že další číslice má „oddané“ svaly a nervy a nevyužívá sousední primární číslice pro motorickou aktivitu.
Obrázek č. 2
Dále vědci analyzovali biomechanické vlastnosti prstů pomocí speciálního zařízení, které umožňuje vyhodnotit tlakovou sílu konkrétního prstu (2a).
Provedení testu síly prstů.
Testy ukázaly, že síla všech prstů u účastníků s 6. a 5. prstem je téměř totožná (2b). Na grafech 2 ukazuje srovnání síly prstů osoby se 6 prsty a osoby s pěti prsty. Kromě celkové síly a síly jednotlivých prstů vědci analyzovali takový ukazatel, jako je vzájemná závislost, kdy jeden prst působí pod vedením druhého (zkuste ohnout pouze prsteníček a uvidíte, které další prsty se začnou trochu ohýbat). Tento test nám umožnil posoudit stupeň nezávislosti dalšího prstu (2d). Analýza ukázala téměř úplnou nezávislost, ale byla zjištěna mírná spolupráce mezi figurantem a palcem. Ostatní prsty měly stejnou závislost jako lidé s pěti prsty.
Demonstrace nezávislosti prstu navíc.
Po těchto testech byla provedena MRI studie na motorické kůře mozku (účastník testu poklepal na určitý prst), aby se zjistila aktivita určitých oblastí, když byl konkrétní prst aktivní.
Porovnání aktivity v motorickém kortexu ukázalo, že aktivita přídatného prstu v primárních senzomotorických korových vrstvách je odlišná od všech ostatních prstů a dokonce i palce (2e). Bylo tedy prokázáno, že motorická aktivita DP je řízena vyhrazenou oblastí motorického kortexu.
Další test byl ještě zajímavější. Jedna paže byla pokryta odstupňovanou síťovinou. Pokusné osoby musely reagovat na hmatový signál (dotek skryté ruky) ukazováním na odpovídající dotykové body na druhé ruce. Tento test lze snadno zopakovat doma: schovejte jednu ruku (například levou ruku) a nechte někoho lehce se dotknout špičky ukazováčku nebo jakéhokoli jiného bodu tužkou nebo perem, a vy musíte při pohledu na vaši pravou ruku , řekni kde byl dotek . Takový test umožňuje určit, jak mentálně si člověk uvědomuje a představuje své tělo a jeho části.
Na obrázku 2f Je vidět, že subjekty jsou si plně vědomy všech svých prstů a vnímají polohu prstu navíc mezi palcem a ukazováčkem.
Vědci také provedli praktičtější testy, ve kterých museli účastníci interagovat s různými předměty nebo provádět některé běžné akce. Tímto způsobem bylo možné zjistit míru výhod či nevýhod mít prst navíc.
Kontrola motoriky pravé ruky šesti prsty č.1.
Kontrola motoriky pravé ruky šesti prsty č.2.
K záznamu pohybů distálních a proximálních falangů každého prstu byl použit přesný systém snímání pohybu. Byly objeveny stejné vzájemné závislosti mezi pohyby prstů (3a) stejně jako v předchozím biomechanickém testu, což naznačuje, že mobilita a nezávislost DP nejsou během manipulace sníženy.
Obrázek č. 3
Vzájemné závislosti mezi pohyby prstů vysoce korelovaly mezi pětiprstými a šestiprstými rukama pro všechny prsty kromě prstu navíc. To znamená, že přídavný prst je naprosto individuální a nezávislý.
Studie kinematické synergie prstů ukázala, že pohyby šestiprstých rukou mají větší míru volnosti než pohyby pětiprstových rukou (3b, 3c). Tyto výsledky byly potvrzeny informačně-teoretickou analýzou zohledňující nelineární vztahy (3d). Ukazuje se, že maximální entropie (variabilita) pohybů ruky se šesti prsty je mnohem vyšší než s pěti prsty.
Vědci také poznamenávají, že během testů se další prst pohyboval v koordinaci s palcem a ukazováčkem společně, a nikoli s každým z nich samostatně nebo samostatně (3e).
Z těchto pozorování vyplývá, že nezávislost přídatného prstu není náhradou ukazováčku nebo palce, ale projevem jedinečného pohybového vzorce. Jinými slovy, tyto testy opět potvrdily užitečnost motoriky přídavného prstu. Navíc dodatečným potvrzením tohoto tvrzení je také rychlost motoriky (3f) šestiprstá ruka, která nebyla nižší než rychlost ruky s pěti prsty.
Nakonec se vědci rozhodli zahrát si Guitar Hero, nebo spíše něco podobného. Účastníci museli stisknout klávesy jedním prstem (každý prst odpovídá samostatné klávese), když červený obdélník spadl do bílého pole (3g). Rychlost pohybu obdélníků se postupně zvyšovala s každou úrovní „hry“. Čas na jeden level byl 2 minuty. Po úspěšném dokončení jedné úrovně začala další, ale obtížnější.
Test klávesnice.
Nejkurióznější je příprava na tento test: po dobu 5 dnů účastníci cvičili pomocí jedné pravé ruky (všech 6 prstů) nebo pravé ruky (5 prstů) + 1 prstu levé ruky (3h).
Ve výsledku byla úspěšnost dokončení úrovní v obou variantách (1 ruka / 6 prstů a 2 ruce / 5 + 1) shodná, což podle vědců dokazuje skutečnou výhodu 6 prstů.
Obyčejné každodenní úkoly (zavazování tkaniček, psaní na stroji a trochu videoher) prováděné chlapíkem s polydaktylií.
Pro podrobnější seznámení s nuancemi studie doporučuji nahlédnout do zprávy vědců a dalších materiálů k ní.
Epilog
Tato studie se může zdát trochu frivolní, ale odpovídá na řadu otázek, které si předtím nikdo nebyl ochoten položit. Za prvé, nyní s jistotou víme, že náš mozek je schopen docela úspěšně zvládnout motoriku dalších končetin, které by neměly existovat. Za druhé, některé anatomické abnormality mohou mít další výhody. Za třetí, Mortal Kombat bych nehrál se 17letým účastníkem studie.
Výsledky této práce samozřejmě neznamenají, že všechny anatomické anomálie mohou mít pozitivní aspekty a nelze se jich zbavit v nejranějších fázích projevu. Mnoho lidí, kterým byla diagnostikována polydaktylie, ji ztratilo v dětství. A toto je správné rozhodnutí. Nelze přitom odsoudit touhu vědců porozumět principům fungování mozku a motorice rukou lidí, jejichž extra prsty jsou klasifikovány jako polydaktylie třetího typu, tedy plně formované a funkční prsty.
Sami vědci o své práci mluví velmi nadšeně a tvrdí, že její výsledky mohou povzbudit vědeckou komunitu k tomu, aby začala vyvíjet doplňkové protézy, které nebudou sloužit jako náhrada chybějící končetiny, ale jako doplňková. Něco podobného se už stalo ve filmu „Spider-Man 2“ (2004), že? Nezbývá než doufat, že přídavné končetiny svého majitele nedoženou k šílenství a nezačne provádět smrtící experimenty s tritiem.
V jednom se každopádně shodneme – ať má člověk jakékoli tělesné postižení, zůstává člověkem.
Pátek off-top:
Krátký příběh BBC o rodině, jejíž členové mají na každé ruce šest prstů. A to jim v žádném případě nebrání v tom, aby byli šťastnou, přátelskou a velmi pozitivní rodinou.
Děkujeme za sledování, zůstaňte zvědaví a přeji všem krásný víkend!
Děkujeme, že s námi zůstáváte. Líbí se vám naše články? Chcete vidět více zajímavého obsahu? Podpořte nás objednávkou nebo doporučením přátelům, 30% sleva pro uživatele Habr na unikátní obdobu entry-level serverů, kterou jsme pro vás vymysleli: Celá pravda o VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 jader) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps od 20 USD aneb jak správně sdílet server? (možnosti dostupné s RAID1 a RAID10, až 24 jader a až 40 GB DDR4).
- Blog společnosti ua-hosting.company
- Populární věda
- Brain
- Zdraví
