Inligting

Wat is die versnellingsprofiel van die windhond?

Wat is die versnellingsprofiel van die windhond?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Ek stel belang in die versnellingskurwe oor tyd wat tipies is van 'n volwasse windhond voordat hy hierdie pieksnelheid bereik. My nuuskierigheid word gemotiveer deur 'n begeerte om die biomeganiese rede te verstaan ​​waarom soogdiere so vinnig hardloop.


Ek gaan probeer om dit 'n bietjie op te breek om jou sub-vrae aan te spreek. Die meeste daarvan is opgesom uit Williams et al 2008 - en byna al die werk waarna ek verwys, kom van die Royal Veterinary College Structure and Motion Lab.

Versnellingsprofiele:

So, ek kan nie 'n versnellingskromme oor tyd vir hierdie vind nie, maar ons weet wel van die potensiële versnellingreeks vir windhonde en jagluiperds. Windhonde kan 'n maksimum spoed van ongeveer 17 m/s bereik (Usherwood en Wilson 2005), jagluiperds kan tot 29 m/s bereik (Hudson et al. 2010). Jagluiperd-stap-gemiddelde versnellings is gemeet tot 120 W/kg -- hulle kan met 3 m/s versnel oor 'n enkele tree, en vertraag met tot 4 m/s (Wilson et al. 2013). Wedrenne windhonde het 60 W/kg behaal (Williams et al. 2009). Maksimum versnelling neem af met toenemende spoed

Hoe landdiere vinnig kan wees

  • Vergroting of hipertrofie van proksimale muskulatuur. Meer as 'n vyfde van 'n windhond se ledemaat spiermassa word geassosieer met die proksimale gedeelte van die agterste ledemaat (Williams et al. 2008). Spierkrag (werk/tyd, belangrik vir versnelling) is min of meer eweredig aan spiervolume, so groter spiere is beter in hierdie geval. By jagluiperds word 'n soortgelyke groot spiermassa aan heupekstensors gewy (hoewel verskillende spesifieke spiere; Hudson et al 2010). Groot spiere = hoë krag en hoë kragproduksie. Daarbenewens is naellopers soogdiere geneig om langer spiermoment-arms te hê as nie-naellopers - sodat hulle groter wringkragte vir 'n gegewe krag kan produseer.
  • Langer spiere. Dit kan ook 'n aanpassing vir kraguitset wees. Windhonde het langer fascikellengtes in hul dyspiere as jou gemiddelde huishond (Williams et al. 2008), en menslike naelloop-atlete het ook langer fascikellengtes as uithouvermoë-hardlopers (Abe et al. 2000).
  • Lang ledemate en buigsame stekels: Langer ledemate met ruggraatfleksie = groter treelengte - en jagluiperds het besondere verlengde agterste ledemate. ’n Lang agterste ledemaat laat jagluiperds ook langer voetkontak met die grond behou, dus word laer piekkragte vereis.

Dit is nie naastenby al die dinge wat betrokke is nie, maar ek veronderstel dit is 'n begin.

Verwysings:

  • Abe, T., K. Kumagai en W.F. Brechue. 2000. Fascicle lengte van beenspiere is groter in naellopers as afstand hardlopers. Med. Wetenskap. Sport. Oefening. 32: 1125-1129.
  • Hudson, P.E. et al. 2010. Funksionele anatomie van die jagluiperd (Acinonyx jubatus) agterpote. J. Anat. 218: 363-374.
  • Usherwood, J.R. en A.M. Wilson. 2005. Geen kragbeperking op windhondsprintspoed nie. Natuur. 438, 753-754.
  • Williams, S.B. et al., 2008. Funksionele anatomie en spiermoment-arms van die bekkenledemaat van 'n elite-naelloopatleet: die resieswindhond (Canis familiaris). J. Anat. 213: 361-372.
  • Williams, S. B. et al. 2009. Toonhoogte dan krag: beperkings op versnelling in viervoetiges. Biol. Lett. 5: 610-613.
  • Wilson, A. M. et al. 2013. Bewegingsdinamika van jag by wilde jagluiperds. Natuur. 498: 185-189.

Die vermyding van 'wheelies' vertraag diere

Voorheen is aanvaar dat die versnelling deur die diere se spierkrag alleen beperk word.

Maar nuwe navorsing, gepubliseer in Biology Letters, dui daarop dat hierdie "wheelie" vermyding die limiet by lae spoed is.

Teen hoër spoed, sê navorsers, word versnelling beperk deur die hoeveelheid krag in die spiere.

" As jou voorkant opkom - as jy 'wheelie' - verloor jy dan koop met jou voorste ledemate op die grond," het Sarah Williams van die Universiteit van Liverpool verduidelik.

" As jy dan aanhou versnel, het jy niks wat jou verhinder om agteruit te draai nie.

"Medewerkers wat in 'n soortgelyke area werk, het gesien dat akkedisse, wanneer hulle versnel, eintlik tweevoetig hardloop (op twee bene) en dit het die teorie laat ontstaan ​​dat hierdie 'wheelie-ing' dalk beperk of hulle verder kan versnel," het sy aan BBC News gesê.

Dr Williams en haar kollegas by die Royal Veterinary College in Londen het gewonder of vermyding van hierdie wielry-verskynsel die versnelling van diere soos poloponies en windhonde beperk.

Die span het 'n aantal metings van ponies en windhonde geneem: die lengtes van hul bene, die afstand van heup of skouer tot hul massamiddelpunt, ensovoorts.

Hulle het toe 'n wiskundige model ontwikkel om te pas by die " pitch vermyding" wat hulle sou onderneem om te verhoed dat hulle rondry.

Die span het hoëspoedkamera-beeldmateriaal van die diere gebruik om hul spoed en versnellings te bepaal, en gevind dat die diere nie die teoreties moontlike versnellings bereik het wanneer hulle hardloop nie.

" In daardie vroeë stadiums van die versnelling. hierdie toonhoogtebeperking of wielryery verhoed hulle om dit te doen," Dr Williams verduidelik.

Hierdie beperking het egter nie gewerk sodra die diere tot 'n redelike spoed gekom het nie.

"Teen hoër spoed blyk dit dat die toonhoogtegrens deur 'n bykomende limiet oorskry word, dit is die hoeveelheid krag wat 'n dier met sy spiere kan produseer - die krag wat sy enjin in wese kan produseer," het sy gesê.


1. Inleiding

Versnelling vereis krag van spiere om die kinetiese energie van die massamiddelpunt (CoM) te verhoog. Die spierspesifieke kragte wat geassosieer word met byna maksimum versnellings vir 'n reeks tweepotiges is hoog: versnellende kalkoene (Roberts & Scales 2002) kan 'n gemiddelde van 55� W kg 𢄡 bereik oor 'n volledige loopsiklus. Soortgelyke waardes word bereik deur mense wat naelloop (Cavagna et al. 1971 Janssen et al. 2000). Versnel wallabies (McGowan et al. 2005) bereik 114 W kg 𢄡 agterste ledemate spiermassa-spesifieke krag vir 'n volledige loopsiklus (hoewel dit waarskynlik 'n oorskatting is aangesien dit krag van rompspiere ignoreer). Daarom is daar redelikerwys veronderstel dat spiere maksimaal presteer tydens maksimum versnellings (Roberts & # x00026 Scales 2002). Ons belang hier is of spierkrag die enkele limiet bied wat verantwoordelik is vir maksimum versnelling en vertraging. Indien wel, is die hoof selektiewe druk met betrekking tot versnelling die hoeveelheid krag wat lokomotoriese spiere kan produseer en die vermindering van nie-spiermassa.

Versnellende viervoetiges kan, na analogie van versnellende motorfietse, beperk word deur twee verdere, onderling verwante fisiese beperkings: toonhoogtevermyding en vastrap. Net soos 'n toename in versnellende wringkrag in 'n motorfiets lei tot neus-opwaartse helling en verminderde gewigondersteuning op die voorwiel, geld 'n soortgelyke beginsel vir versnelling van viervoetiges (waar die agterbeen gelykstaande is aan 'n speek van die agterwiel en die meeste van die voortstuwingsspier is gerangskik om terug te trek of die been agteruit te trek). In figure  1 en ​ en2 2 ac, bied ons 'n vryliggaamdiagram aan van veronderstelde kragte tydens maksimum versnellings van viervoetiges. Die model (sien elektroniese aanvullende materiaal, toonhoogtevermydingsmodel) is soortgelyk aan dié wat deur Gray (1944) voorgestel word vir diere wat op skuins oppervlaktes staan ​​en word insgelyks vereenvoudig deur die volgende aannames en beperkings toe te pas: (i) 'n netto steekversnelling oor 'n stap word vermy (ii) die liggaamsgeometrie is konstant: hierdie aanname is doelbewus simplisties, en ignoreer bewegings van die kop (en stert) met betrekking tot die CoM (in teenstelling met 'n soortgelyke formulering uitgedruk vir akkedisse (Aerts) et al. 2003)) en (iii) word vermoed dat versnellings aangedryf word deur wringkrag van die ledemaat (omtrent skouer en/of heupe), eerder as ledemaatverlenging (Biewener 1989 Williams) et al. 2009)𠅍us word die voete direk onder die heup/skouer geteken in figure  1 en ​ en2. 2 . Dit lei tot 'n beperking op horisontale versnelling, , as die netto kragvektor oor 'n tree, moet tydens maksimum versnelling (aandrywing) deur of agter die CoM gaan (sien figuur 1 en die elektroniese aanvullende materiaal):

waar g is die versnelling wat veroorsaak word deur swaartekrag, Lcaud die afstand tussen heupe en CoM en Lbeen die lengte van die agterbeen.

Vryliggaamdiagram van die stap-gemiddelde kragte wat op 'n generiese viervoet van onveranderlike liggaamsgeometrie inwerk, met die veronderstelling dat versnelling/vertraging hoofsaaklik deur ledemaat-wringkragte aangedryf word. ⊕ dui CoM aan, vertikale grondreaksiekrag (teen gewig teen), en horisontale krag wat versnel/vertraag (−) die dier. Ons oorweeg slegs tydens rem en tydens aandrywing. Lbeen is die lengte van die been, Lkraan en Lcaud is die afstande van CoM tot onderskeidelik heup/skouergewrig.

(ac). Die liggaamsgeometrie wat gebruik word om beperkende stap-gemiddelde versnellings te skep vir maksimum versnelling van windhonde en versnel en vertraag perde. Die maksimum netto neus-op (a,b) of stert-op (c) steekversnelling word bepaal deur die totale grondkragvektor (stippellyn) te beperk om by die gemiddelde (middel-stand) agter (a,b) of voor (c) voetposisie en aanvaar dat meetkunde grootliks konstant is. Die gevolglike maksimum versnelling (d,e) en vertraging (f) voorspellings word deur horisontale grys stawe aangedui. Staafdikte dui 1 s.d. as gevolg van die omvang van liggaamsgeometrie gemeet (n = 5, perde en honde). (d) Versnellingsdata vir windhonde (70 treë, 10 honde). (e) Versnellende poloponies (160 treë, vyf ponies). (f) Vertraagde poloponies (160 treë, vyf ponies). Elke datapunt dui gemiddelde spoed en gemiddelde versnelling aan vir 'n enkele stapstaafpunte dui die begin- en finale snelheid van die stap aan. By lae snelhede stem maksimum versnellings ooreen met toonhoogtevermyding. By hoër snelhede word laer maksimum versnellings bereik, in ooreenstemming met 'n kragbeperking. Liggaamsmassa-spesifieke kragvereistes vir die kurwes is 60, 30 en � W kg 𢄡 vir figuuronderdele df, onderskeidelik.

Hier gebruik ons ​​hierdie model in samewerking met eksperimentele metings van wedrenne windhond- en poloponie (perd)versnellings om te bepaal of, en wanneer, krag of toonhoogtevermyding versnelling by viervoetiges kan beperk.


Die Paw Print Genetics Blog

Nog een van die antieke rasse, die windhond is lank reeds geassosieer met adelstand en het jag saam met hulle in kunswerke uitgebeeld, sowel as beskryf in amptelike rekords. Die windhond, met sy lang, maer lyf en bene, het die vermoë om vinnig te versnel en van die vinnigste naelspoed van enige landsoogdier op die planeet te handhaaf. Terwyl hulle oorspronklike gebruik vir jag was, is hulle in meer moderne tye gebruik vir lokjag en ander vorme van wedrenne. Met die opkoms van aannemingsentrums vind baie afgetrede wedrenwindhonde nou gewildheid as troeteldiere in die huis.

Rekords van windhonde dateer tot die Celtics in Europa, hoewel sommige beweer dat hulle in antieke Egipte ontstaan ​​het, met moderne lyne wat eers na private 18de eeuse stamboeke en dan openbare kennelklubrekords in die 19de eeu naspeur. Hulle het in die 1500's saam met Spaanse ontdekkingsreisigers in Amerika aangekom.

Met ongelooflike naelspoed, krag en versnelling, kan windhonde omtrent enigiets wat hardloop, agtervolg. Deur die geskiedenis heen is hulle gebruik om 'n wye verskeidenheid wild te jag, van takbokke, jakkalse, hase en hase tot wildsbokke, gaselle en wolwe. In Amerika word hulle vandag nog gebruik vir kleinwildjag van hase, sowel as coyote-jag.

Hulle is sighonde, wat beteken dat hulle wild raaksien en dan jaag, eerder as om hul neus te gebruik om wild te reuk en te hoek. Enigiets wat hardloop, sal waarskynlik 'n hoë-prooi-gedrewe hond en 'n jaagreaksie ontlok, wat hulle so gewild maak in die resies- en lokwêreld, maar spesiale uitdagings vir troeteldiereienaars bied. In die beheerde omgewing van die resieswêreld is 'n hond wat agtervolg is nie in gevaar nie, maar in 'n onbeheerde omgewing soos 'n park of die platteland kan 'n windhond wat iets sien om na te jaag (konyne, takbokke of selfs katte) soos weerlig af wees en binne sekondes buite jou sig. Dit hou 'n gevaar in vir die hond &ndash van verlore raak tot deur 'n motor getref word &ndash en troeteldiereienaars moet behoorlike voorsorgmaatreëls tref deur die hond altyd aan leiband of andersins onder beheer te hou.

Ten spyte van sy koninklike agtergrond en geneigdheid om te jaag, is windhonde uitstekende troeteldiere. In teenstelling met sy atletiese bouvorm en plattelandse stap, verg die windhond nie groot hoeveelhede oefening nie. Daar word dikwels na hulle verwys as &ldquo45-myl-per-uur-bankaartappels&rdquo as gevolg van hul ontspanne geaardheid en geneigdheid om 'n groot deel van die dag te slaap. Hulle is naellopers (beskik oor die hoogste persentasie vinnige spiere van enige ras) en nie marathon hardlopers kort sarsies oefening pas hulle meer as 'n lang, volgehoue ​​hardloop nie. Hulle het ook stil honde wat nie geneig is om te blaf nie. Afgetrede resieshonde is ook redelik gemaklik in kratte, so die gebruik van een in die huis is 'n goeie manier om die hond gemaklik te laat voel en hom sy eie plek in die huis te gee. Hierdie eienskappe, tesame met die feit dat hulle lojaal en liefdevol is, maak hulle verbasend aanpasbaar by woonstellewe, en kan makliker wees om te hou as 'n klein hond wat wakker blaf by elke verbygaande tree of 'n ander ras jaghond wat wel groot hoeveelhede oefening verg. Boonop verg die windhond se kort, dun jas minimale sorg en het soveel as ander rasse verloor en nog 'n bonus vir huiseienaars en woonstelbewoners!

Daardie kort jas kan in baie kleure kom en is 'n materiële vir skouhonde. Sommige algemene kleure sluit in brindle, fawn, rooi, swart, wit en kombinasies van daardie en ander kleure. Dit moet kort, glad en ferm van tekstuur wees.

Bo alles is windhonde atlete en die wêreldrekord Olimpiese naellopers van die hondewêreld. Hulle het groot harte wat hoër as normale vlakke van suurstofryke rooibloedselle na goed bespierde skouers en hurke pomp. Windhonde moet 27 tot 30 duim lank by die skouer staan ​​en 60 tot 88 pond weeg (wyfies is natuurlik geneig om kleiner te wees).

Hulle is redelik langlewende honde, met 'n gemiddelde lewensduur van 10 tot 13 jaar. As honde met diep bors is hulle vatbaar vir maagwringing (algemeen na verwys as opblaas). Esofageale achalasia en osteosarkoom, of beenkanker, kan ook kommerwekkend wees. Daar is ook 'n paar genetiese mutasies wat windhonde teister.

By Paw Print Genetics kan ons windhonde deur middel van paneelskerm vir drie bekende mutasies, insluitend die twee neurologiese en lewensgevaarlike afwykings van degeneratiewe mielopatie en die windhond-spesifieke poli-neuropatie. Polineuropatie is 'n oorerflike neurologiese afwyking wat lei tot senuwee-degenerasie by Windhonde. Geaffekteerde honde kom gewoonlik tussen twee en ses maande oud voor met ongekoördineerde bewegings en onvermoë om soveel as hul rommelmaats te oefen. Sommige honde mag egter nie teenwoordig wees tot volwassenheid nie. Simptome vorder tipies met verloop van tyd, maar sommige honde kan blykbaar episodes van herstel hê. Geaffekteerde honde ontwikkel probleme om te eet en kan hoes of gag terwyl hulle probeer sluk. Ander kenmerke van die siekte, insluitend spiervermorsing en verminderde reflekse en baie geaffekteerde honde moet doodgemaak word.

Vir diegene wat belangstel om te teel vir of weg van die verdunde geen, of om moontlike alopecia-verwante kwessies te diagnoseer, kan Paw Print Genetics ook toets vir die verdunde (D-lokus) pelskleur.

*Beeld met vergunning van Inf-Lite Teacher via Flicker Creative Commons License*


3. Rollercoaster versnelling

Die meeste ritte wat ons aanpak, soos om in 'n hysbak te ry, 'n trein te haal, in 'n skip te vaar of in 'n vliegtuig te vlieg, is doelbewus ontwerp om die biomeganiese uitwerking op ons te verminder. Nie so met rollercoaster-ritte nie. Rollercoaster-ritte is doelbewus ontwerp om die menslike sensoriese sisteem te stimuleer, hoofsaaklik visueel, ouditief en vestibulêr. Gebruikers van pretritte word doelbewus aan verhoogde versnelling onderwerp waar die grootte, duur en tempo van verandering van die versnelling beheer word. Hierdie biomeganiese veranderlikes word verhoog om die sensoriese stimulasie te verbeter, maar ook beperk om ritveiligheid te verseker [3].

Die biomeganiese effekte van verhoogde versnellings lei nie almal tot plesier nie. As 'n tuimeltreinrit onvoldoende ontwerp of foutief was, sou die biomeganiese effekte 'n gevoel van ongemak of selfs skade aan die gesondheid van die passasiers tot gevolg hê.

Die vermoë van die menslike liggaam om uiterste te hanteer g-magte is eksperimenteel bekragtig in die laat 1940's deur kol. John Stapp van die Amerikaanse lugmag [4, 5]. Stapp het 'n reeks toetse op homself beplan en uitgevoer met 'n vuurpylaangedrewe slee, bekend as die 'Gee Whiz' of 'Sonic Wind'. Hy het homself in die slee vasgemaak wat na agter kyk en narkose geweier omdat hy sy reaksies eerstehands wou bestudeer. Met 'n spoed van meer as 65 m s −1 is hy binne minder as 6 ms skielik tot stilstand gebring toe hy teen die rugleuning vasgedruk is. Hy word gekrediteer om te bewys dat die menslike liggaam verhewe kan weerstaan g-kragte en 'n impak oorleef, hoewel hy in die proses hoofpyne, harsingskudding, 'n gebreekte rib en pols en 'n bloeding retina opgedoen het [3, 5].

Figuur 1 illustreer die koördinaatstelsel wat gebruik word om die kragte wat op 'n passasier inwerk, te beskryf. Byvoorbeeld, soos 'n rollercoaster versnel met bekendstelling, ervaar ons 'oë terug' of wat ons liggaam agtertoe in die sitplek druk. Die totale krag, X op die liggaam van die roller coasters moet ook kompenseer vir die swaartekrag, sodat die totale versnelling sal wees, terwyl die las op die liggaam gekenmerk word deur . In kontekste van biomeganiese effekte is dit steeds gebruiklik om na 'versnelling' te verwys.

Figuur 1. Drie-as versnelling koördinaatstelsel vir 'n sittende rollercoaster passasier gebaseer op [6]. Die koördinaat-asse in die figuur word algemeen na verwys as 'vertikaal' (Z), 'langs' (x) en 'laterale' (y) en draai saam met die ruiter, soos geïllustreer in die prent regs (die slothartlynrol van die rollercoaster-heliks [7]). Daar moet kennis geneem word dat die eksterne krag op die ruiter, , gegee word deur , en dat dit gebruiklik is om na te verwys as 'versnelling'.

Tabel 1 gee die maksimum toelaatbare versnelling waaraan 'n passasier blootgestel moet word in 'n tuimeltrein—of in 'n ruimtetuig. Byvoorbeeld, by lansering kan 'n passasier aan 'n konstante lineêre blootgestel word ax versnelling van vir meer as 12 s of alternatiewelik tot 'n konstante lineêre ax versnelling van nie meer as 1,5 s nie.Hierdie tipe lang periodes van konstante groot versnelling is onwaarskynlik in rollercoasters, maar sal van toepassing wees tydens lansering van 'n ruimtetuig. Dit kan ook bereik word in 'n karrousel wat met konstante hoeksnelheid beweeg, met die ruiter na die middel, soos die klassieke rotorrit, of op die NASA 20g Ames Navorsingsentrum se sentrifuge.

Tabel 1. Toelaatbare vermaaklikheidsritte versnellings (d.w.s. waardes vir a–g) vir die x-, y- en Z-rigtings afhangende van die tyd van blootstelling [6].

Toelaatbare versnelling 0,2 s 1,5 s
min maks min maks min maks
ax −2.0g +6.0g −1.5g +5.0g −1.5g +2.5g
ay −3.0g +3,0g −2.5g +2.5g −2.0g +2.0g
aZ −2.0g +6.0g −1.5g +5.0g −1.1g +2.0g

Figure 2 en 3 is versnelling teenoor tyd aanvang grafieke wat die aanbevole versnelling blootstelling vir verskillende waardes van aZ en ax. Dit is belangrik dat hulle die drempel vir toelaatbare versnellingsaanvang of ruk uitbeeld as . Figuur 4 beeld 'n tipiese versnelling teenoor tyd data plot van 'n rollercoaster uit met die toepaslike versnelling teenoor tyd aanvang (ruk) koeverte oorgelê.

Figuur 2. Aanbevole maksimum versnellingsduur vir en sowel as die negatiewe waardes, en . Ook getoon is die aanbevole maksimum (gestreepte) en minimum (soliede) tempo van aanvang of ruk, gebaseer op [6].

Figuur 3. Aanbevole maksimum versnellingsduur vir en sowel as die negatiewe waardes, en . Ook getoon is die aanbevole maksimum (gestreepte) en minimum (soliede) tempo van aanvang of ruk, gebaseer op [6].

Figuur 4. 'n Voorbeeld van ontleding van 'n 'vertikaal' (+Z) versnelling versus tyd diagram vir 'n rit naby die rug in die roller coaster heliks [7]. Die dun horisontale lyne verteenwoordig maksimum toegelate tydsduur, terwyl die dikker horisontale lyne werklike blootstelling op daardie vlak verteenwoordig. Die soliede skuins lyne verteenwoordig gemiddelde versnelling tydens die gebeurtenis. Die stippellyne verteenwoordig maksimum en minimum aanvang van versnelling. Volgens [6] moet 'die versnellingsblootstelling van 'n beskermheer altyd onder die omhulsel wees wat gevorm word deur die trapesium wat getrek word deur die aanvangsversnelling, die maksimum konstante versnelling en agterrandversnelling toe te pas'.

Regte rollercoasters is komplekse driedimensionele verwronge diere met kurwes, lusse en helikse en die ingenieur moet al die versnellings kombineer en verseker dat die passasiers se blootstelling binne aanvaarbare ontwerpgrense bly. Let daarop dat die koördinaat-asse in tabel 1 aan die persoon vasgemaak is, soos in figuur 1 getoon, en saam met die ruiter beweeg en roteer tydens 'n rit.

In die meeste achtbaan is krommes gekantel om sykragte te minimaliseer (ay). Solank die posisie van die liggaam in wese met die 'vertikale' (Z) as (ruggraat) ortogonaal op die spoor, kragte in die x rigting is relatief klein, afgesien van tydens lanserings en remme. In ander soorte ritte of in rollercoasters, waar bv. ryers roteer relatief tot die baan, is dit van besondere belang om rekening te hou met die kombinasies van die versnellingsvektore. Die maksimum toelaatbare versnellingsblootstelling in elke rigting, getoon in tabel 1, word dan verminder deur die kombinasie, soos aangedui in die 'eiergrafieke' in figuur 5. Daar kan opgemerk word dat beide ax en ay bereik baie kleiner waardes as aZ.

Figuur 5. 'Eiergrafieke' wat die toelaatbare gekombineerde effek van ax, ay en aZ versnellings vir tydperke hieronder t = 0,2 s, saam met hase om die koördinate te illustreer. Die eerste grafiek toon die kombinasies vir aZ en ax, terwyl die tweede grafiek die kombinasies van ay met aZ, wat identies is aan die eiergrafiek vir die kombinasie van ay met ax. Daarbenewens is versnellingsmeterdata van 'n rit in die middel van die trein in die achtbaanheliks, wat met 'n WDSS-sensor [8] ingesamel is ter illustrasie ingesluit. Die effense helling van die data in die grafiek aan die linkerkant kan 'n nie-perfekte belynde sensor weerspieël, wat lekkasie tussen die Z en x komponente.

Die 'eier'-grafieke wat in figuur 5 uitgebeeld word, word gewoonlik gedefinieer as 'n samestelling van elliptiese krommes.


Bespreking

Spier funksionele kapasiteit

Maatstawwe van spierargitektuur kan gebruik word om voorspellings te maak oor 'n spier se maksimum funksionele kapasiteit in terme van kragproduksie, werkverrigting en kragopwekking (bv. Lieber & Friden, 2000 Payne et al. 2005 Smith et al. 2006 Williams et al. 2008a , b Hudson et al. 2011). Spier argitektoniese metings alleen kan nie akkurate syfers vir hierdie parameters genereer nie. sulke voorspellings vereis bykomende data, of aannames wat gemaak moet word met betrekking tot spierfisiologiese eienskappe soos sametrekkingsnelheid. Dit is egter moontlik om, deur gebruik te maak van basiese analitiese en grafiese prosedures, breë tendense en verwantskappe met betrekking tot maksimum spierfunksionele kapasiteit en spesialisasie binne en tussen spesies en rasse te bepaal. Figuur 5A illustreer hierdie konsep deur afgeskaalde spier-PCSA teen afgeskaalde fascikellengte vir beide windhond- en SBT-rugspiere te teken. Spiere wat links bo van hierdie plot geleë is, toon hoë maksimum kapasiteit vir kragopwekking, dié regs onder toon spesialisasies vir die uitvoering van werk oor 'n wye bewegingsreeks, en dié na die middel/bo-regs van die plot het 'n hoë maksimum kapasiteit vir kragproduksie as gevolg van hul groot grootte en betreklik lang fassies.

Die longissimus dorsi spier

Die longissimus dorsi-spier toon 'n uiters hoë kapasiteit vir kragopwekking binne die aksiale muskuloskeletale sisteem van beide honderasse (Fig. 5A), weerspieël deur sy relatief kort boeie en hoë PCSA. Wanneer dit egter vir grootteverskille tussen rasse genormaliseer word, sal die m. longissimus dorsi beskik oor 'n veel hoër geneigdheid vir spierkragproduksie (aansienlik groter PCSA) in die windhond as in die SBT (Fig. 2B) P < 0,05). Die twee honderasse toon ooreenkomste met mekaar in terme van die relatiewe fascikellengtes van hierdie spier (P > 0,05). Vroeë studies in katte (Carlson et al. 1979) het aangedui dat die longissimus dorsi-spier waarskynlik nodig sal wees om die ruggraat te beskerm teen bewegings wat sy bewegingsreeks kan oorskry, eerder as om dinamiese bewegings self aan te dryf. Meer onlangse elektromiografiese studies van vertebrale spiere by die hond (Ritter et al. 2001) en perd (Robert et al. 2001, 2002 Licka et al. 2004, 2009) lei ook tot die hipotese dat die m. longissimus dorsi blyk gerig te wees op stabilisering van die vertebrale kolom teen dinamiese kragte en die beperking van hiperfleksie van die ruggraat. Verdere massalaai-eksperimente ondersteun dit, wat daarop dui dat die m. longissimus dorsi stabiliseer die rug/romp tydens drafbeweging, eerder as om beweging aktief te inisieer (Ritter et al. 2001). Ons resultate ondersteun vorige bevindings van 'n hoë geneigdheid tot kragproduksie in die longissimus dorsi spier en dui daarop dat veral hierdie spier 'n belangrike rol in ondersteuning en stabiliteit speel.

Die effek van die meting van die longissimus dorsi en illiocostalis lumborum spiere (LD&IL) as 'n geheel op die uitkomsmaatstawwe van spierfunksie word uitgelig in Fig. 5A. In beide honderasse, kombineer beide spiere in een meeteenheid (wat die samesmelting van hierdie twee spierpense weerspieël in situ) het gelei tot 'n regsverskuiwing op die grafiek vir die spierkompleks. Hierdie verskuiwing weerspieël die langer fascikels binne die iliocostalis lumborum-spiergedeelte, en dus die verhoogde potensiaal vir kragproduksie wanneer hierdie twee spiere as 'n enkele funksionele eenheid beskou word. Dit is opmerklik dat die toevoeging van die iliocostalis lumborum-spier effens verskillende veranderinge in spierkompleksfunksie tot gevolg het vir die twee verskillende honderasse wat hier oorweeg word. Die verskuiwing na verbeterde kragopwekkingsvermoë is meer uitgespreek in die geval van die windhond, terwyl die verskuiwing in die SBT kleiner is, en meer in die rigting van 'n toename in die kraggenererende kapasiteit van die spierkompleks. Dit kan 'n belangrike funksionele verskil in die meer kaudale komponent van hierdie spierkompleks in windhonde beklemtoon in vergelyking met SBT's, met die windhond kaudale lumbale muskulatuur meer hoogs gespesialiseerd om vinnige kragtige verlengings van die lumbale ruggraat te fasiliteer, soos nodig mag wees vir naelloop. Dit weerspieël dalk die relatiewe groter spesialisasie vir die gebruik van die galopperende gang en hoëspoedbeweging in die windhond in vergelyking met die SBT, wat histories geteel is vir jag en later gevegte. Wanneer daar gegalop word, vind die grootste amplitude van sagittale buiging in die lumbale streek plaas, en die grootste toename in spieraktiwiteit van die longissimus lumborum-spier wanneer opbeweeg deur die gange van stap na draf tot galop vind plaas op die vlak van L6 (Schilling & Carrier) , 2010). Die persentasie glikolitiese spiervesels neem ook kaudaal langs die epaksiale muskulatuur toe (Schilling, 2009), wat 'n groter potensiële behoefte koudaal aandui vir verhoogde spierveselsametrekkingsnelhede en aanpassing vir spieraktiwiteit oor 'n wyer bewegingsreeks.

Bronne van krag vir voortbeweging

Ons het veronderstel dat die windhond aksiale muskuloskeletale stelsel vir kragproduksie gespesialiseer sou wees om hoëspoedbeweging en vinnige versnellings aan te help. Baie spiere van die windhond ledemate is geskik vir kragproduksie, veral die groot heupstrekspiere (Williams et al. 2008b), maar hulle is nie in staat om te pas by die buitengewoon hoë krag wat benodig word tydens vinnige versnellings nie (Williams et al. 2009a, b ) . Ons data dui daarop dat die epaksiale spiere van hierdie ras, veral die gekombineerde spiereenheid van longissimus dorsi en iliocostalis lumborum, waarskynlik die vermoë sal hê om die krag wat deur die spiere van die ledemate geproduseer word, aan te vul. Ons kan die omvang hiervan bereken, aangesien die oombliklike maksimum spierkrag geskat kan word as een-tiende van die produk van Fmaks en maksimum veselsametrekkingsnelheid, Vmaks (Hill, 1938). Ons neem aan Vmaks om 3,8 Lo s −1 te wees (Lo = spiervesel rustende lengte Ameredes et al. 1992). Isometries Fmaks kan beraam word deur 0,3 MPa - die maksimum isometriese spanning van gewerwelde skeletspiere (Wells, 1965 Medler, 2002) - met PCSA te vermenigvuldig.

Die oombliklike maksimum spierkrag van die gekombineerde longissimus dorsi en iliocostalis lumborum spiere is met behulp van bogenoemde metode bereken. As dit beskou word as 'n proporsie van die totale gesommeerde oombliklike maksimum krag van al die agterste ledemate spiere (564 W van Williams et al. 2008b), dui dit daarop dat die gekombineerde longissimus dorsi en iliocostalis spiereenheid die vermoë het om die krag wat deur die gekombineerde agterpote geproduseer word te vergroot bespiering met 12%. 'n Eenvoudiger skatting gebaseer op vermeerdering van bloot spiermassa alleen (opgesomde totaal van agterste ledemate spiermassa is 5,42 kg geneem uit Williams et al. 2008b) verskaf 'n soortgelyke syfer (11,7%). Die totale gekombineerde kragproduserende vermoë van die hoof-epaksiale spier- en agterste ledemaatspier is dus gelyk aan 106 W kg -1 spiermassa - 'n syfer net onder die maksimum geskatte werkingskrag van windhondspiere tydens maksimum versnellings (120 W kg -1 Williams et al. 2009b). Laasgenoemde waarde is bereken uit die gemete liggaamsmassa-spesifieke drywing van 60 W kg −1 tydens maksimum versnellings (Williams et al. 2009b), verdubbel om in spiermassa-spesifieke terme uit te druk, aangesien 50% van windhond-liggaamsmassa spiere is (Williams et al. al. 2008a, b). Elastiese elemente binne die ledemate, of wel die rug, kan 'n rol speel in die versterking van spierkrag om hierdie hoë waardes te bereik, soos in spesifieke omstandighede geïllustreer is (bv. Wilson et al. 2003). Daar is beslis dwingende bewyse wat daarop dui dat aponeuroses as doeltreffende vere kan optree vir die berging en vrystelling van energie (Azizi et al. 2009), en dus die dik torakolumbale fascia wat oor m. longissimus dorsi kan wel so 'n rol binne die rug speel tydens voortbeweging (Alexander et al. 1985). Ons het eweneens nie die voorpote by ons berekeninge hierbo ingesluit nie, en dit kan ietwat bydra tot die aandryf van versnellings.

Rasverskille

Afgesien van verskille tussen rasse in die m. longissimus dorsi en die m. iliocostalis lumborum, het ander spiere ook beduidende argitektoniese verskille tussen SBT's en windhonde getoon (Fig. 2). 'n Aantal spiere in die servikale streek, naamlik die m. obliquus capitis cranialis, m. obliquus capitis caudalis en m. semispinalis capitis, was groter in die SBT (P < 0.05), met aansienlik hoër PCSA's. Van hierdie spiere is die m. semispinalis capitis blyk geskik te wees om redelike hoë kragte binne die vertebrale kolom te genereer (Fig. 5B). Kop- en nekbewegings is belangrik vir effektiewe lokomotoriese funksie, maar is ook noodsaaklik vir 'n reeks ander gedrag: voeding, oriëntasie (deur visuele, ouditiewe en vestibulêre middele) en verdediging, onder andere. Die relatiewe verskil in grootte en morfologie van hierdie skedelnekspiere tussen honderasse kan selektiewe teling weerspieël vir taamlik verskillende skedel- en nekkonformasies wat naelloop versus gevegte in onderskeidelik die windhond en SBT fasiliteer.

'n Aantal spiere van die torakale area van die ruggraat, die m. serratus dorsalis, mm. scaleni en m. multifidus thoracis, was groter in die windhond (P < 0,05), met die mm. scaleni en m. multifidus thoracis wat ook relatief langer boeie in die windhond besit met betrekking tot die SBT. Hierdie drie spiere het almal oorsprong/insersies op die ribbes en funksioneer as sodanig nie net om voortbeweging te fasiliteer nie, maar ook in verskillende mate in ventilasie. Gebaseer op growwe morfologiese en eksperimentele studies, kan hierdie spiere bydra tot inspirasie via uitbreiding van die torakale holte deur die ribbes kraniaal en lateraal te roteer (bv. Raper et al. 1966 De Troyer & Kelly, 1984 De Troyer et al. 1994). Voortbeweging en ventilasie is intrinsiek gekoppel tydens galopgange (Bramble & Carrier, 1983), en dit volg dat 'n dier wat hoogs gespesialiseerd is vir vinnige naelloop, dalk verbeterde aanpassings van bespiering moet besit wat gebruik word om ventilasie tydens galop te vergemaklik.

Studies soos hierdie, wat aanpassing aflei uit direkte vergelykings tussen twee spesies, is onderhewig aan erkende beperkings (Garland & Adolph, 1994), aangesien hierdie proses die verwarring van onafhanklike veranderlikes (die omgewingsfaktor, maw selektiewe 'regime', en spesie lidmaatskap). Die spesifieke keuse van windhond en SBT's as vergelykende rasse in hierdie studie gaan egter 'n mate daartoe by om hierdie bekommernisse te verbeter, en is elders breedvoerig bespreek (Pasi & Carrier, 2003 Kemp et al. 2005). Die tipe seleksie wat deur hierdie twee rasse ondergaan is, was baie spesifiek en ekstreem, en hul omgewings (huishoudelik en beïnvloed deur 'n begeerte dat die hond goed gehuisves, gevoed en in 'n goeie toestand is vir naelloop of baklei) is hoogs beheer . Dus, alhoewel dit aanneemlik is dat verskille tussen die twee rasse wat in hierdie studie gesien is as gevolg van genetiese drywing kan bestaan, is dit meer waarskynlik dat die aanpasbare verskille wat aangedui word, direk veroorsaak word deur seleksie vir veg of naelloop.

Streeksspesialisasie

Beide die windhond en SBT het streeksvariasie in die ligging van spiermassa langs die vertebrale kolom getoon (Figuur 3 en 4). Beide rasse het 'n hoër proporsie spiermassa in die lumbale gebied gehad as in die servikale of torakale streke van die ruggraat. Hierdie tendens is weerspieël deur verskille in PCSA tussen streke. Ons hipotese, dat ligging langs die vertebrale kolom spierargitektuurparameters beïnvloed, blyk deur hierdie data ondersteun te word. Sulke streekspesialisasie van die epaksiale spierargitektuur is by ander spesies gesien, veral die perd. Studies het aangedui dat benewens variasie tussen spiere langs die lengte van die aksiale muskuloskeletale sisteem, 'n individuele spier ook die potensiaal het om variërende funksies langs sy lengte te verrig (Wakeling et al. 2007 Ritruechai et al. 2008). PCSA in die perde longissimus dorsi spier het caudaal toegeneem (Ritruechai et al. 2008), saam met die oënskynlike kraggenererende kapasiteit van die spier. Dit was nie moontlik om die m te segmenteer nie. longissimus dorsi op hierdie manier (volgens vertebrale vlak) in ons studie omdat die relatief langer fascikellengtes en verskillende oriëntasie in die hondemonsters beteken het dat fascicles oor baie ruggraatsegmente gespan het. Standaardisering van enige spiersegmentasie sou dus problematies gewees het en is vermy.

Nie een van die honde rasse het 'n beduidende verskil in fascikellengte of KI tussen streke van die vertebrale kolom getoon nie, maar daar was 'n sterk neiging vir die KI van die epaksiale spiere om veral in die SBT caudaal langs die ruggraat af te neem. 'n Neiging vir 'n kaudale afname in KI is gelyk aan die teenwoordigheid van korter, meer skuins spiervesels in die kaudale aksiale muskulatuur. 'n Skuinsveseloriëntasie maak voorsiening vir beide mobiliteit en stabiliteit in alle vlakke van die liggaam gelyktydig en voldoen dus beter aan die komplekse behoeftes vir veelvuldige diverse funksies van die romp by soogdiere (Schilling & Carrier, 2010). Dit blyk veral belangrik te wees teenoor die stertkant van die stam, waarskynlik as gevolg van die vereiste van hierdie streek om stabilisering te fasiliteer, maar ook sagittale mobilisering tydens hoëspoed-asimmetriese gange. 'n Skuinsveseloriëntasie bied waarskynlik 'n voordeel in die verkorting van die snelheid van die hele spier (Brainerd & Azizi, 2005). Dit is omdat vesels in 'n pennate spier na groter hoeke van penning roteer soos hulle verkort (Maganaris et al. 1998), wat beteken dat die spier se snelheid langs sy aksielyn die snelheid van die saamtrekvesels self kan oorskry. Dit dui daarop dat ten spyte van hul oënskynlike aanpassing vir die opwekking van krag, die kaudale epaksiale spiere steeds in staat kan wees tot vinnige sametrekking en dus mobilisering. Dit word ook ondersteun deur die teenwoordigheid van hoë proporsies glikolitiese spiervesels binne caudale streke van die iliocostalis lumborum en longissimus dorsi spiere in sommige soogdiere (Schilling, 2009).

Beperkings

Sommige spierparameters in ons data het redelik hoë standaardafwykings getoon (Tabel 1), veral vir sekere spiere, parameters (veral fascikellengte, en dus PCSA, soos dit hieruit afgelei word) en veral in die windhond. Fassikellengtes is inherent veranderlik regdeur 'n spiermaag, en daarom word hierdie variasie ietwat verwag in die gemiddelde waardes wat aangebied word. Ander bronne van hierdie variasie sluit in verskille in die massa en grootte van ons monsters: vir windhonde was die grootste hond 7% swaarder as die gemiddelde liggaamsmassa, en die kleinste, 11% ligter vir SBT's, was die grootste hond 8% swaarder as die gemiddeld en die kleinste, 7% ligter.Ons was beperk in ons gebruik van kadawers tot diegene wat geskenk of opportunisties verkry is, wat beteken dat honde wat in die studie gebruik word, onvermydelik 'n mate van variasie sal bekendstel as gevolg van hul wye verskeidenheid agtergronde, ouderdom, opleiding en oefengeskiedenis. Ons kon nie vir hierdie variasie in leefstylkenmerke beheer nie, maar ons data bly verteenwoordigend van die wyer huishoudelike populasies van hierdie twee honderasse.


Meervoudige G

By die Aeromedical Field Laboratory in New Mexico was Harald J. von Beckh, 'n geneesheer wat uit Duitsland geïmmigreer het deur middel van die Instituto Nacional de Medicina Aeron utica in Buenos Aires, veral bekommerd oor die vermoë van 'n ruimtereisiger om die hoë vertragingskragte van atmosferiese toetrede na etlike ure van gewigloosheid. In die laaste paar maande voordat sulke [40] navorsing by Holloman geëindig het, het von Beckh navraag gedoen na die verband tussen nul g en die vermenigvuldiging van g. Hy het 'n steil afwaartse spiraal by die vlak, gewiglose gedeelte van die Kepleriaanse trajek gevoeg om 'n proefpersoon onmiddellik na 'n halfminuut of wat van gewigloosheid swaar g-ladings op te lê. Na 'n aantal van hierdie paraboliese-spiraalvlugte het hy pessimisties gerapporteer: "Afwisseling van gewigloosheid en versnelling lei tot 'n afname in versnellingstoleransie en van die doeltreffendheid van fisiologiese herstelmeganismes ... Omdat daar 'n verminderde versnellingstoleransie is," het hy gewaarsku, "alle pogings moet aangewend word om G-vragte tot 'n minimum te verminder." 24

Dwarsdeur die 1950's het 'n aansienlike aantal lugmediese kundiges hulself met versnelling-vertragingsladings per se gemoeid, nie noodwendig in verband met die swaartekrag-vrye toestand nie. Navorsing oor g-kragte het dekades lank teruggestrek tot die primitiewe tydperk van lugvaartgeneeskunde. Die stand van kennis met betrekking tot die fisiologie van versnelling-vertraging was in die vroeë vyftigerjare steeds wasig en vloeibaar, alhoewel lugvaartgeneeshere in Europa en die Verenigde State vir ten minste 25 jaar verduistering, redout, impakkragte en ander effekte bestudeer het. van hoë g in vliegtuie. 25 Die V-2- en Aerobee-diervuurpylskote het ook bygedra tot navorsingsdata oor die probleem. Maar totdat die X-15 gereed was, het navorsers die vliegtuig omtrent uitgeput as 'n instrument om g-vragte te bestudeer, en van 1952 tot 1958 is eksperimentering met vuurpyle wat diere dra in die Verenigde State opgeskort. Gevolglik moes Amerikaanse wetenskaplikes na twee toestelle op die grond wend - die vuurpylaangedrewe impakslee, wat gebruik word om die onmiddellike aanvang van g-ladings te bestudeer, en die sentrifuge, waar die stadiger opbou van g gesimuleer kon word - om te vergroot wat hulle van geweet het. die grense van menslike uithouvermoë van swaar versnelling en vertraging.

Op 10 Desember 1954 het luitenant-kolonel John P. Stapp van die Aeromedical Field Laboratory 'n wonderlike demonstrasie gegee van 'n man se vermoë om onmiddellike impakkragte te weerstaan. Stapp het 'n vuurpylaangedrewe impakslee op die Holloman-navorsingsbaan van 3 550 voet tot 'n snelheid van 937 voet per sekonde gery en 'n impakkrag van 35 tot 40 g vir 'n breukdeel van 'n sekonde ontvang toe die slee in 'n water tot stilstand gekom het. trog. 26 In Februarie 1957 het 'n sjimpansee die baan afgevuur, nou 5 000 voet lank, gerem tot stilstand en 'n vrag van sowat 247 g vir 'n millisekonde oorleef, met 'n aanvangstempo van 16 000 g per sekonde. En 15 maande later, op die 120-voet "madeliefiebaan" by Holloman, het kaptein Eli L. Beeding, regop gesit en na agter gesit, die hoogste vertragingspiek wat nog op 'n mens aangeteken is, ervaar - 83 g vir 0,04 van 'n sekonde, met 3 826 g per sekonde as die berekende aanvangstempo. Daarna het Beeding, wat van skok en verskeie geringe beserings herstel het, geoordeel dat 83 g ongeveer die grens van menslike verdraagsaamheid vir vertraging verteenwoordig. 27

Sulke studies van vertraging was nie hoofsaaklik gerig op ruimtesendings nie, maar eerder op die probleem van oorlewing na uitwerping uit of neerstortings in hoëprestasievliegtuie. Die Holloman-sleelopies van die vyftigerjare het egter die beskikbare data oor die absolute grense van die mens se vermoë [41] om veelvoude van g te verduur aansienlik verbreed. En, miskien belangriker, die New Mexico-eksperimente in biodinamika was direk van toepassing op die probleem van hoë g-kragte wat voortspruit uit die ongedempte impak van 'n ruimtetuig op water of land. Stapp het geredeneer dat 'n behoorlik vasgehoue ​​mens wat na agter kyk 'n landimpak van sowat 80 knope (135 voet per sekonde) in 'n ruimtetuig kan weerstaan ​​as die g-kragte dwars of deur die liggaam toegepas word en as die ruimtetuig nie ineenstort nie. op hom. 28

Die sentrifuge, die ander laboratoriumwerktuig wat deur studente van versnelling-vertragingspatrone gebruik word, het in die vyftigerjare al hoe meer bruikbaar geword. Die basiese kenmerk van die sentrifuge was 'n groot meganiese arm met 'n mensdraende gondel of platform op die punt gemonteer, waarbinne 'n proefpersoon teen hoë hoeksnelhede geroteer sou word. Sentrifuge-eksperimente het meer onmiddellike pertinensie vir ruimtemedisyne gehad as impaksleetoetse, want op die "wiel" kon ondersoekers die relatief geleidelike opbou van g-kragte wat ondervind word tydens die lanseer- en herbetredinggedeeltes van ballistiese, orbitale of interplanetêre vlug dupliseer. In die vyftigerjare het sentrifuges op verskeie plekke in die Verenigde State bestaan. Die bekendste en mees gebruikte was by die Navy's Aviation Medical Acceleration Laboratory, Johnsville, Pennsylvania, en by die Aeromedical Laboratory by Wright-Patterson Air Force Base. Gedurende die dekade het navorsers by Johnsville, Wright-Patterson en elders 'n wye verskeidenheid versnellings- en vertragingsprofiele gesimuleer, deur 'n byna ewe wye verskeidenheid liggaamsposisies en ondersteuningstelsels te gebruik om 'n indrukwekkende hoeveelheid data oor die reaksies van potensiële ruimte saam te stel. vlieëniers tot swaar g-magte. 29

Net na die Tweede Wêreldoorlog het Otto Gauer en Heinz Haber, wat sentrifuge-eksperimente vir die Duitse Lugmag uitgevoer het, 'n reeks versnellingspatrone voorgestel wat wissel van 3 g vir 9 minute tot 10 g vir 2 minute, wat almal sou draaglik wees vir 'n ruimtevlieënier. 30 Toe, in 1952, het E. R. Ballinger, leier van die navorsingsprogram by Wright-Patterson, een van die vroegste reeks sentrifugetoetse uitgevoer wat uitdruklik gerig is op die probleem van g-kragte in ruimtevlug. Ballinger het gevind dat 3 g wat dwars toegedien word die ideale opstygpatroon vanuit die fisiologiese oogpunt sou wees, maar hy het besef dat die vuurpylbrandtyd en -snelheid vir so 'n patroon onvoldoende sou wees om 'n ruimtetuig uit die atmosfeer te dryf. Gevolglik het hy en sy medewerkers mans aan geleidelik toenemende g-ladings onderwerp, wat tot pieke van 10 g gebou het vir iets meer as twee minute. Borspyn, kortasem en af ​​en toe verlies van bewussyn was die simptome van diegene wat aan die hoër g-ladings onderwerp is. Die toetse het Ballinger tot die gevolgtrekking gelei dat 8 g die versnellingsveiligheidsgrens vir 'n ruimtepassasier verteenwoordig. 31

Data wat verkry is van die eerste Sowjet- en Amerikaans-geinstrumenteerde satelliete van laat 1957 en vroeg in 1958 het getoon dat die atmosfeer aansienlik verder uitreik as wat wetenskaplikes voorheen besef het. Tot hierdie onthullings het lugmediese kundiges aangeneem dat die verlangsaming, of terugwaartse versnelling, kragte van herbetreding, wat wat grafies beskryf is as 'n "oogballe uit"-sensasie voortbring, [42] baie groter sou wees as die versnelling tydens die opgang, of "oogballe in ," fase van die sending. Volgens hierdie aanname het 'n span fisioloë van die weermag, vloot en lugmag die 50-voet sentrifuge by die vloot se Johnsville-installasie gebruik om die verwagte hoë reentry g-opbou te bestudeer, wat vyf sjimpansees blootgestel het aan 'n piek van 40 g vir een minuut. Na-run-ondersoeke van die primate het inwendige beserings getoon, insluitend hartwanfunksies. Dit het geblyk dat langdurige onderwerping aan hoë g ernstig skadelik of dalk selfs dodelik vir 'n man kan wees. 32

Die toetse wat deur Ballinger by Wright-Patterson uitgevoer is en die interdiens-eksperimente met die sjimpansees op die vlootsentrifuge het voorwaartse (oogballe-in) toepassing van g-ladings tydens die lanseerprofiel, terugwaartse toepassing (oogballe-uit) tydens die herbetredingsimulasie, en die gebruik van taamlik uitgebreide selfbeheersingsbande en basiese vliegtuigemmersitplekke as 'n ondersteuningstelsel. Die probleem van die bepaling van optimale liggaamsposisie en ondersteuning is kragtig aangeval deur biodinamici gedurende 1957 en 1958. 'n Reeks van veral noukeurige studies oor die Wright Air Development Centre sentrifuge het aangedui dat wanneer die onderwerp so geposisioneer is dat die g-kragte dwars en agtertoe toegepas is op die middelpunt van rotasie, asemhaling het makliker geword. Versnelling-versnellingspatrone van 12 g vir 4 sekondes, 8 g vir 41 sekondes en 5 g vir 2 minute is sonder groot moeite deur feitlik al die vrywillige proefpersone verduur, sommige met selfs hoër toleransiegrense. Resultate van lopies op die Johnsville-sentrifuge met die proefpersone in 'n posisie wat na agter kyk vir beide versnelling en vertragingspatrone het ook gunstig voorgekom. 33

Die studente van g-magte het in die laat vyftigerjare verskeie ondersteuningstoestelle probeer in hul soeke na maniere om menslike verdraagsaamheid teenoor versnellings- en vertragingslaste te verhoog. Een spesialis in die Wright-Patterson-sentrifugegroep het vorendag gekom met 'n pak verweefde nylon- en katoenmateriaal, versterk deur nylongordel, en op ses plekke aan die vlieënierstoeltjie vasgemaak om die g-ladings te absorbeer en meer eweredig oor die hele liggaam te versprei. Later kon Wright-Patterson-wetenskaplikes wat 'n nylonnet-rangskikking in samewerking met 'n kontoerbank gebruik, verskeie mans vir 'n paar sekondes aan 'n hoogtepunt van 16,5 g blootstel sonder enige ontdekbare nadelige effekte. Ander lugmagspesialiste het geëksperimenteer met vakke wat gedeeltelik in 'n "rigiede koevert" ingesluit is, eintlik 'n gipsafgietsel, as beskerming teen beide g-ladingopbou en impakkragte. En von Beckh, wie se besorgdheid oor die gewigloosheid-vertraging-legkaart hom gelei het om met anti-g-tegnieke te eksperimenteer, het 'n toestel ontwikkel genaamd "multi-directional g-beskerming," 'n kompartement wat outomaties gedraai het om te verseker dat die g-kragte altyd dwars op toegepas word. sy bewoner. Von Beckh se uitvinding is gebruik om 'n rot te beskerm wat saam met Beeding se rekord-sleeloop in 1958 gegaan het, en 'n aangepaste kompartement het drie muise op 'n Thor-Able-vuurpyllansering dieselfde jaar gedra. Resultate in beide eksperimente was bemoedigend. 34

Vlootwetenskaplikes was veral geïnteresseerd in wateronderdompeling as 'n manier om g-ladings te verminder. Navorsers in Duitsland, Kanada en die Verenigde State [43] het begin in die 1930's met water-gevoerde vlieënde pakke en onderdompeling in watertenks geëksperimenteer. Spesialiste het sporadiese biodinamiese toetse met ondergedompelde hase en muise in die laat veertigerjare by die Navy School of Aviation Medicine uitgevoer en, nadat die reuse-sentrifuge in 1952 begin werk het, in Johnsville. 35

In 1956 het R. Flanagan Gray, 'n geneesheer by die Johnsville-laboratorium, 'n aluminium-sentrifugekapsule ontwerp wat met water gevul kan word en groot genoeg was om 'n man te hou. Na 'n paar aanvanklike probleme met die installering van die kontrepsie op die sentrifuge en die volmaak van 'n outomatiese noodspoelmeganisme, het die "Iron Maiden", soos dit nogal onakkuraat bynaam is, in gebruik geneem. In Maart 1958 het Gray, wat tot by sy ribbes gedompel was in 'n bad-agtige toestel wat tydens die Tweede Wêreldoorlog by die Mayo-kliniek ontwikkel is, 16 g van kopwaartse (kop tot voete) versnelling verduur. Toe, die volgende jaar, het Grey homself in die Iron Maiden ingesluit en, agtertoe na die rotasiemiddelpunt geposisioneer en in water bo die bokant van sy kop gedompel, sy asem opgehou gedurende die 25-sekonde-patroon om 'n piek van 31 g dwars te weerstaan versnelling vir vyf sekondes. Hierdie prestasie met die watergevulde aluminiumkapsule het 'n nuwe rekord vir toleransie van sentrifuge g-ladings opgestel. 36

Nylonnet, multirigtingposisionering en waterdompeling was almal belowende metodes om g-kragte te bestry en menslike uithouvermoë te vergroot. Maar nette het 'n lastige neiging gehad om die onderwerp vorentoe te bons namate die g-kragte verminder het, terwyl rigtingposisionering en wateronderdompelingsapparaat meer spasie en gewig benodig as wat beskikbaar sou wees in 'n klein, relatief ligte ruimtetuig. 37 En met inagneming van die stootbeperkings van die Thor, die Atlas, of die ietwat groter Titan ICBM, was 'n klein ruimtetuig die enigste haalbare ontwerp vir 'n Amerikaanse bemande satelliet in 1958.

Met die aanvang van die NASA-bemande satellietprojek, in die herfs van 1958, was die oënskynlike oplossing vir die probleem van liggaamsondersteuning 'n anti-g-werktuig wat nie deur biodinamici ontwikkel is nie, maar deur 'n groep praktiserende aerodinamici in NACA se Pilotless Aircraft Research Division, deel van die Langley Aeronautical Laboratory in Virginia. Maxime A. Faget, William M. Bland, Jr., Jack C. Heberlig, en 'n paar ander NACA-ingenieurs het 'n uiters sterk en liggewig rusbank ontwerp, gemaak van veselglas, wat omlyn kan word om by die liggaamsafmetings van 'n spesifieke persoon te pas. man. In die lente van 1958 het tegnici en winkelmanne by Langley die eerste van 'n reeks toetsmodel kontoerbanke gevorm. Die volgende Julie het 'n groep van Langley na die Aviation Medical Acceleration Laboratory by Johnsville gegaan om hul rusbank op die vloot se groot sentrifuge te probeer. 38

Die vloot biodinamici en die NACA-ingenieurs het met die rusbank en verskeie liggaamsposisies geëksperimenteer in 'n poging om 'n g-ladingverdraagsaamheid te versterk. Die rusbank wat by Langley gemaak is, is gevorm om te pas by die fisiese afmetings van Robert A. Champine, een van die voorste NACA-toetsvlieëniers. Champine het op 29 Julie met die Johnsville-sentrifuge tot 'n hoogtepunt van 12 g gery en toe na 'n konferensie aan die Stille Oseaan-kus vertrek. Die volgende dag het vlootluitenant Carter C. Collins vrywillig aangebied om die rusbank te toets. Aangesien sy raam kleiner as Champine s'n was, moes die Johnsville [46] kenners skuimrubber vulling in die uitsparings van die veselglas bed pak. Collins het toe in die sentrifuge-gondel geklim en homself in die rusbank gaan sit, waarvan die rughoek 10 grade vorentoe gestel is. Die sentrifugemotor van 4 000 perdekrag het die gondel geleidelik vinniger laat draai. Met die eerste lopie het die vragte 'n hoogtepunt van 12 g bereik. Nog vyf lopies het die piek tot 18 g opgestoot. Toe, met die sesde probeerslag, het Collins 'n piek van 20,7 g deurstaan, met behulp van 'n knortegniek om verduistering en borspyne te vermy, transversaal toegedien vir 'n duur van ses sekondes. Later daardie dag het Gray, uitvinder van die Iron Maiden, die sentrifuge met die kontoerbank gery en ook 'n 20-g-piek verduur. Die versnellingspatrone waaraan Collins en Gray blootgestel is, het ooreengestem met 'n herbetredingshoek van 7,5 grade. Op daardie tydstip sou die optimum herbetredingshoek wat oorweeg word vir 'n bemande satelliet, 1,5 grade, teoreties die ruimtetuigpassasier aan slegs 9 g blootstel. 39

Die NACA-ingenieurs, wat reeds oortyd gewerk het aan ontwerpe vir 'n bemande orbitale kapsule, was verheug. Dit het gelyk of hulle uiteindelik 'n effektiewe anti-g-toestel gehad het wat klein genoeg en lig genoeg was om in 'n ballistiese kapsule van een ton te pas wat hulle in gedagte gehad het vir die aanvanklike bemande ruimte-onderneming. 40 Hulle het in werklikheid 'n groot bydrae gelewer tot die beskerming van 'n ruimteruiter teen volgehoue ​​hoë g-kragte, hoewel hulle nog nie ten volle besef het dat liggaamshoeke meer betekenisvolle kenmerke van die rusbank is as sy kontoersteun nie.

Die prosedure wat uiteindelik gebruik is om die Mercury-ruimtevaarders te beskerm teen die g-ladings van versnelling tot baansnelheid en vertraging tydens herbetreding, verteenwoordig 'n kombinasie van die voordele wat verkry is uit baie eksperimente deur militêre en ander spesialiste in vlugfisiologie, sowel as van die vindingrykheid van die lugvaartkundige ingenieurs in NACA en NASA. Alhoewel die idee om 'n hangmat óf vir die basiese ondersteuning óf in kombinasie met die kontoerbank vir die menslike faktore-kundiges in Project Mercury te gebruik, het alle Mercury-ruimtevaarders in wese op dieselfde rusbank gesit wat in die lente deur Faget en sy medewerkers ontwerp is. van 1958. Maar by hierdie basiese tegniek is beperkingsbande, 'n semi-ruglighouding, voorwaartse toepassing van versnellingsladings en die omkeer van die ruimtetuig-houding tydens wentelbaan bygevoeg om ook voorwaartse oplegging van herbetredingslaste toe te laat. Die laaste elemente in die NACA-NASA-veldtog om die uitwerking van invoeging-herbetreding-g-opboue te verminder, was die gebruik as ruimtevaarders van ervare toetsvlieëniers wat deur die militêre dienste verskaf is. Tydens die sentrifuge-eksperimente van die vyftigerjare het sulke mans deurgaans bewys dat hulle in staat was om hoër g-kragte as nie-vlieëniers te weerstaan.

24 Von Beckh, "Menslike reaksies tydens vlug na versnelling voorafgegaan deur of gevolg deur gewigloosheid," 391-406. Na die beëindiging van nul-g-vlugte by Holloman en Randolph, is gewiglose eksperimente in vliegtuie by Wright-Patterson en by die Lugmagvlugtoetssentrum, Edwards-lugmagbasis, Kalifornië, voortgesit.

25 Sien Mae M. Link en Hubert A. Coleman, Medical Support of the Army Air Forces in World War II (Washington, 1955).

26 Hanrahan en Bushnell, Ruimtebiologie, 86-88 David Bushnell, "Belangrike prestasies in biodinamika: ontsnappingsfisiologie by die lugmagmissielontwikkelingsentrum, 1953-1958," Lugmagmissielontwikkelingsentrum, 1959, 10-13 Martin en Grace Caidin , Lugvaart- en Ruimtegeneeskunde (New York, 1962), 199-203 Mallan, Men, Rockets, and Space Rats , 99-116. Stapp het sy eerste vuurpylsleerit in 1947 by die Edwards-lugmagbasis, Kalifornië, geneem. Hy het in 1953 hoof van die Aeromedical Field Laboratory geword en nog verskeie ritte gemaak voor sy rekordlopie op 10 Desember 1954. Sien John P. Stapp, "Toleransie vir skielike vertraging," in Versamelde vraestelle oor lugvaartgeneeskunde, aangebied by lugvaartmediese paneelvergaderings van die Adviesgroep vir Lugvaartnavorsing en -ontwikkeling, Noord-Amerikaanse Verdragsorganisasie (Londen, 1955), 122-169.

27 Eli L. Beeding, Jr., en John D. Mosely, "Human Deceleration Tests," Air Force Missile Development Centre, Januarie 1960 Hanrahan en Bushnell, Ruimtebiologie, 93-94. Die "madeliefiebaan" is vernoem na 'n gewilde fabrikaat windbuks, omdat dit oorspronklik ontwerp is as 'n saamgeperste-lug katapultstelsel. Van 1955 tot 1959 het dit 'n patroonstelsel gebruik.

28 John P. Stapp, "Biodynamics of Space Flight," in Gantz, red., Man in Space, 68.

29 Sien William J. White, A History of the Centrifuge in Aerospace Medicine (Santa Monica, Kalifornië, 1964).

30 Gauer en Haber, "Man under Gravity-Free Conditions," 641-643.

31 Hanrahan en Bushnell, Ruimtebiologie, 72.

32 Ibid., 75-76. Die grootste sentrifuge wat gedurende die 1950's in die Verenigde State in werking was, was die vloot se meganiese arm by Johnsonville, met 'n radius van 50 voet en 'n vermoë van 40 g. Die Johnsville-fasiliteit het 'n toestel gehad wat die gondel moontlik gemaak het om gespan te word om bufferings en kruisstrome te simuleer.Die Wright Air Development Centre-sentrifuge, aan die ander kant, het 'n radius van 20 voet en 'n vermoë van 20 g gehad. In plaas van 'n gondel het dit 'n oop platform gehad wat slegs in een vliegtuig gedraai kon word.

33 Ibid., 77 John P. Stapp, "Acceleration: How Great a Problem?" Astronautics , IV (Feb. 1959), 38-39, 98-100.

34 Ibid., 77, 105-109 memo vir lêers, Gerard J. Pesman, Human Factors Br., Space Task Group, "Present Status - Major Systems, Pilot Support and Restraint" [ongeveer Februarie 1959] Harald J. von Beckh , "Multidirectional G-Protection in Space Vehicles," Tydskrif van die British Interplanetary Society, XVI (Sept.-Okt. 1958), 531.

35 Hanrahan en Bushnell, Ruimtebiologie, 96-98.

36 Carl C. Clark en James D. Hardy, "Preparing Man for Space Flight," Astronautics, IV (Feb. 1959), 18-21, 88 Clark en R. Flanagan Gray, "A Discussion of Restraint and Protection of the Human Ervaar die gladde en ossillerende versnellings van voorgestelde ruimtevoertuie," US Naval Air Development Centre, 29 Desember 1959, 26-46. Gedurende 1957-1958 het wetenskaplikes by die Wright Air Development Centre ook wateronderdompelingstudies uitgevoer, met behulp van 'n kisagtige houer. Piekversnellings op die beperkte Wright-sentrifuge was slegs sowat 16 g, maar die duur van die versnellingspatrone was langer.

37 John P. Stapp, onderhoud, San Antonio, 24 April 1964.

38 Maxime A. Faget, onderhoud, Houston, 3 Januarie 1964 en 24 Augustus 1964 Gerard J. Pesman, onderhoud, Houston, 17 Maart 1964 James M. Grimwood, Project Mercury: A Chronology , NASA SP-4001 (Washington, 1963), 20. Vir die USAF-konsep van roterende rusbank, sien p. 96.

39 Faget-onderhoud Clark en Gray, "A Discussion of Restraint and Protection," 26 Pesman-memo John Dille, red., We Seven, deur die Astronauts Themselves (New York, 1962), 110-112.

40 Clark en Gray, "A Discussion of Restraint and Protection," 26 Pesman-memo. Faget en sy manne het selfs gelukkiger geword in Desember 1958, gedurende die vroeë dae van Projek Mercury, toe 'n tweede Langley-bank, sy rughoek 8 grade verhoog, Lt. Carter C. Collins op die vlootsentrifuge ondersteun het tydens 'n hoogtepunt van 25 g vir ongeveer 10 sekondes.


Lasergedrewe ioonversnelling met diep leer

Data onttrek uit die simulasie-ensemble om die neurale netwerk op te lei. Getoon is die faseruimtediagramme vir (a) die elektrone en (b) die deuterone by 500 fs sowel as die ooreenstemmende energiespektra in (c) en (d). Ons het veral gefokus op twee skalare as verdienstesyfers, die piek-ioonenergie Ei wat in (b) omsirkel is en die warm elektrontemperatuur Te in (c). Krediet: Lawrence Livermore Nasionale Laboratorium

Terwyl vooruitgang in masjienleer die afgelope dekade beduidende impak gemaak het in toepassings soos beeldklassifikasie, natuurlike taalverwerking en patroonherkenning, het wetenskaplike pogings nou eers begin om hierdie tegnologie te benut. Dit is veral opvallend in die verwerking van groot hoeveelhede data uit eksperimente.

Navorsing wat by Lawrence Livermore Nasionale Laboratorium (LLNL) gedoen is, is die eerste wat neurale netwerke toepas op die studie van hoë-intensiteit kort-puls laser-plasma versnelling, spesifiek vir ioonversnelling vanaf vaste teikens. Terwyl dit in die meeste gevalle van neurale netwerke hoofsaaklik gebruik word vir die bestudering van datastelle, gebruik die span dit in hierdie werk om yl gemonsterde parameterruimte te verken as 'n surrogaat vir 'n volledige simulasie of eksperiment.

Die navorsing verskyn in Physics of Plasma en word uitgelig as 'n Editor's Pick. LLNL nadoktorale aanstelling Blagoje Djordjević is hoofskrywer en mede-outeurs sluit in Andreas Kemp, Joohwan Kim, Scott Wilks, Tammy Ma en Derek Mariscal, sowel as Raspberry Simpson van die Massachusetts Institute of Technology. Die werk is befonds onder 'n Laboratorium-gerigte Navorsing en Ontwikkeling (LDRD)-projek en 'n Departement van Energie-toekenning.

"Die werk dien hoofsaaklik as 'n eenvoudige demonstrasie van hoe ons masjienleertegnieke soos neurale netwerke kan gebruik om die gereedskap wat ons reeds het, aan te vul," het Djordjević gesê. "Berekeningsduur simulasies soos deeltjie-in-sel-kodes sal 'n noodsaaklike aspek van ons werk bly, maar met selfs 'n eenvoudige netwerk is ons in staat om 'n surrogaatmodel op te lei wat interessante dele van faseruimte betroubaar kan invul."

Djordjević het 'n ensemble van meer as 1 000 deeltjie-in-sel-simulasies gegenereer deur die EPOCH-kode te gebruik. Hierdie datastel het 'n wye reeks eksperimentele parameters van belang ingesluit wat verskeie grootteordes gedek het. Hierdie datastel, waaruit hy fisiese parameters van belang onttrek het soos die ioonenergie, Ei en elektrontemperatuur, Te, is toe gebruik om 'n meerlaagse, volledig gekoppelde neurale netwerk op te lei.

Die opgeleide neurale netwerk het as 'n surrogaatmodel opgetree om die parameterruimte van belang te verken, veral vir kenmerkontdekking. Dit is gedemonstreer hoe die neurale netwerk gebruik kan word om hierdie ruimte vinnig te verken, deur die afhanklikheid van ioonenergie op laserintensiteit en pulsduur τ oor verskeie grootteordes te karteer.

Die surrogaat is ook gebruik om 'n interessante gedrag in die afhanklikheid van preplasma gradiëntlengteskaal Lg te ontdek en hierdie hoeveelheid is verder ondersoek deur gebruik te maak van meer uitgebreide tegnieke soos ensemble surrogate en oordragleer. Die versnelde ioonenergie hang nie-lineêr af van die profiel van die onderdigte preplasma waarmee die laser in wisselwerking tree voordat dit die hoofteiken tref. Alhoewel 'n mens kon verwag om 'n resonansiewaarde naby die relativistiese plasmaveldiepte te vind, was dit opmerklik dat die netwerk hierdie resultaat betroubaar kon genereer ten spyte van die yl data. Laastens, as 'n bewys van konsep, is getoon hoe die surrogaat gebruik kan word om belangrike fisiese inligting uit eksperimentele data te onttrek wat moeilik is om direk waar te neem, soos die gradiëntlengteskaal.

"Deur 'n yl maar breë datastel van simulasies te gebruik, was ons in staat om 'n neurale netwerk op te lei om die opgeleide resultate betroubaar weer te gee, asook om resultate vir onbemonsterde streke van parameterruimte met redelike vertroue te genereer, het Djordjević gesê. "Dit het gelei tot 'n surrogaatmodel, wat ons gebruik het om streke van belang vinnig te verken."

Derek Mariscal, wat dien as Djordjević se mentor, het gesê die werk skets 'n heeltemal nuwe benadering tot die manier waarop die fisika van kort-pols hoë-intensiteit laserinteraksies bestudeer word. Masjienleerbenaderings word nou wyd in die wetenskappe aanvaar en dit is 'n fundamenteel belangrike stap vorentoe in die ontwikkeling van hoëspoed-, hoë-akkuraatheid hoë-energiedigtheidwetenskap.

Hierdie beeld toon 'n parameterskandering van maksimum ioonenergie as 'n funksie van laserpulsduur en intensiteit wat deur 'n neurale netwerk surrogaatmodel gegenereer word. Oorgelê is datapunte van die simulasie-ensemble om die neurale netwerk op te lei. Krediet: Lawrence Livermore Nasionale Laboratorium

Mariscal het gesê die meeste kort-pols-laser-eksperimente oor die afgelope 20 jaar het aanvaar dat die gelewerde laserpulse in wese Gaussiese vorm was, maar dit is grootliks 'n ongevalideerde aanname.

"Die LDRD-projek is daarop gemik om pasgemaakte bronne van gevormde hoë-intensiteit laser-kortpulse te lewer, terwyl baie aandag gegee word aan die laserpulse soos afgelewer," het hy gesê. "Ons het deur modellering en 'n beperkte stel eksperimente gevind dat hierdie pulsbesonderhede 'n groot impak op die resulterende elektron- en ioonbronne kan hê."

Fundamenteel word hoë-energie (keV-tot-MeV) elektrone gedruk deur die laser wat met teiken in wisselwerking tree, en hierdie elektrone kan gebruik word om protone, swaar ione te versnel of helder X-straalbronne te produseer. Aangesien daar 'n byna oneindige stel moontlike laserpulsvorms is, is daar 'n uiters breë parameterruimte om deur óf eksperimente óf simulasies te ondersoek.

"Die tegniek om simulasieparameterskanderings uit te voer is egter nie nuut nie, maar die krag van masjienleer is in interpolasie tussen die yl gespasieerde punte," het Mariscal gesê. "Dit is 'n massiewe besparing in rekenkrag omdat simulasies van hierdie aard baie duur kan wees."

Djordjević het gesê die navorsing verifieer die benadering om masjienleer te gebruik om fisika van belang te verken deur relatief laekoste-simulasie-ensembles te gebruik om soveel grond as moontlik te dek.

Onmiddellike toepassing van die werk sal twee LLNL-projekte bevoordeel, 'n LDRD-projek gelei deur Mariscal, waar groot ensembles gebruik sal word om die afhanklikheid van ioonversnelling op gevormde laserpulse te modelleer, en 'n projek gelei deur LLNL fisici Tammy Ma en Timo Bremer waar hierdie ensembles sal gebruik word om neurale netwerke op te lei vir virtuele diagnostiek en operasiebeheer.

Laser-plasmaversnelling het reeds 'n belangrike toepassing vir die traagheidsbeperkingsfusiemissie, aangesien die Nasionale Ontstekingsfasiliteit (NIF) relatief kort, pikosekonde lange laserpulse gebruik om warm elektrone te versnel, wat weer X-strale genereer vir die beeld van die kapsule-inploffing by die sentrum van NIF.

"In ons onmiddellike toekoms sal ons 'n nuwe stel simulasies genereer om twee eksperimente te ondersteun wat ons span hierdie somer op laserstelsels met 'n hoë herhalingstempo sal doen," het Djordjević gesê. "Die belangrikste aspek van hierdie projek is dat ons kort, femtosekonde-skaal laserpulse gaan vorm, waar NIF se lasers op die nanosekonde skaal gevorm word. Dit sal vereis dat ons nog meer simulasies uitvoer waar ons nie net standaardparameters wissel soos bv. teiken foelie dikte en laser intensiteit en duur, maar ook spektrale fase bydraes tot die laser profiel."


Nuwe 'Bioskyfies' wat ons liggame naboots, kan die ontwikkeling van dwelms bespoedig

Om hierdie artikel te hersien, besoek My profiel en dan Bekyk gestoorde stories.

Wetenskaplikes gebruik wafers soos hierdie een om "organoïde skyfies" --- skyfies te bou wat die gedrag van die menslike liggaam naboots. UC Berkeley

Om hierdie artikel te hersien, besoek My Profiel en Bekyk dan gestoorde stories.

Stel jou voor as wetenskaplikes jou --- of ten minste 'n deel van jou --- op 'n skyfie kon herskep. Dit kan dokters help om middels te identifiseer wat jou sal help om vinniger te genees, om die soms pynlike proef-en-fout-proses te omseil en die stewige koste wat ons gesondheidsorgstelsel belas.

Op die oomblik, binne 'n laboratorium aan die Universiteit van Kalifornië, Berkeley, werk navorsers daaraan om dit te laat gebeur. Hulle probeer om menslike orgaanweefsel, soos hart en lewer, op klein skyfies te laat groei. Dit is nie jou standaard rekenaarskyfies nie. Hulle is miniatuurnetwerke, afgelei van volwasse velselle wat gedwing is om die tipe weefselwetenskaplikes te word wat wil bestudeer, wat groei op minuscule pypagtige plastiekkamers wat bo-op 'n mikroskoopskyfie vasgeplak is.

Die navorsing is ontwerp om maniere te vind om daardie weefsel te laat leef en na te boots hoe werklike menslike organe funksioneer. Indien wel, kan hulle 'n goedkoop en vinnige manier bied om behandelings wat giftig is of net nie werk nie, uit te wis. Die doel is om hulle vroeg in die laboratorium uit te roei, om ten minste sommige van die vervelige jare van toetsing op diere en mense te vervang.

Wat meer is, omdat medisyne tradisioneel ontwikkel word met 'n een-grootte-pas-almal-benadering, weet klinici dikwels nie hoe goed medikasie op individuele pasiënte sal werk nie. Volgens Anurag Mathur, een van die Berkeley-navorsers, kan hierdie skyfies lei tot "a persoonlike medisyne, pasiënt-spesifieke uitlees van enige dwelm wat jy wil toets."

Die navorsing is ontwerp om maniere te vind om daardie weefsel te laat leef en na te boots hoe werklike menslike organe funksioneer.

Befonds deur $1.2 van die Cures Acceleration Network --- 'n nuwe agentskap wat deur die "Obamacare" federale gesondheidswetgewing gestig is --- die Berkeley-projek is deel van 'n groter poging om te ondersoek wat genoem word "organoïde skyfies." The Cures befonds verskeie ander bioskyfieprojekte. , en in 'n studie gepubliseer in die joernaal Natuurgeneeskunde die afgelope Mei het wetenskaplikes van Harvard Universiteit en ander navorsers 'n " hart-op-skyfie" benadering gebruik om Barth-sindroom na te vors, 'n genetiese afwyking wat hartweefsel aantas. Hierdie tipe navorsing is nog in die vroeë stadiums, maar as dit suksesvol is, kan dit geneesmiddelstudies aansienlik vaartbelyn maak en dalk selfs medisynepryse verlaag.

Op die oomblik kan dit miljarde dollars en jare neem om 'n enkele medikasie te ontwikkel. Vir elkeen wat die Food and Drug Administration se goedkeuring kry, maak 40 000 ander dit nie deur die proses nie. Dit verhoog maatskappy se uitgawes, en kenners wys dikwels op hierdie somber neigings as een van die hoofoorsake vir die hoë pryse vir nuwe medisyne. As die organoïde-navorsing uitkom, kan daar soveel as 'n 10-voudige verbetering wees in die spoed, koste en akkuraatheid van die ontwikkeling van nuwe medisyne, volgens dr. Chris Austin, die direkteur van die Nasionale Sentrum vir Bevordering van Translationele Wetenskappe (NCAT). ), 'n agentskap binne die National Institutes of Health wat toesig hou oor die Cures Acceleration Network.

Die tegnologie leen van tegnieke wat dekades gelede deur die halfgeleierbedryf ontwikkel is om transistors --- die boustene van die moderne rekenaar te maak. Die vermoë om al hoe kleiner transistors teen vinniger spoed te druk, het rekenaars toegelaat om van duur kamergrootte gigante in goedkoop, wyd beskikbare draagbare masjiene te krimp met baie meer gebruike as wat die uitvinders ooit gedink het. Daardie revolusie is gesaai met geld van die land se ruimteprogram, en nou, sê sommige wetenskaplikes, het biotegnologie 'n soortgelyke geleentheid.

'n Organoïde skyfie, bo-op 'n mikroskoopskyfie.

Sodra die bloudruk opgestel is vir spesifieke tipes bioskyfies --- een wat byvoorbeeld die struktuur van die lewer of ingewande naboots --- kan die vervaardiging daarvan uiteindelik so min as 'n paar dollar kos, sê Peter Loskill, een van die Berkeley-wetenskaplikes. . Die moeilike --- en duur --- deel is om seker te maak dat die selle hulself behoorlik bymekaarmaak en dat hierdie mikroweefsels soos die regte ding werk. Dit is waarop die Berkley-laboratorium, wat deur die bio-ingenieur Kevin Healy bestuur word, nou op fokus.

Uiteindelik glo wetenskaplikes dat hulle verskeie eksperimente op verskillende geneesmiddelkandidate en verskillende dosisse in verskillende weefsels gelyktydig kan uitvoer. Dit sou iets soos die ekwivalent van 'n massiewe parallelle rekenaar wees, maar vir biologie. Mathur en Loskill begin met die bou van 'n kombinasieskyfie wat hart- en lewerweefsel bevat in samewerking met 'n ander bio-ingenieur, Luke Lee, en sy laboratorium by Berkeley. As hul werk suksesvol is, hoop hulle om met ander groepe in die Cures Acceleration Network saam te werk om verskeie proto-organe, Lego-styl, aan te sluit om 'n baie eenvoudige model van die menslike liggaam te skep. Hierdie tipe werk kan wetenskaplikes insig gee in hoe en hoekom medikasie op individuele organe werk en hoe dit hele stelsels beïnvloed.

Sekerlik, sommige kenners is skepties. Fundamenteel bevraagteken hulle hoe goed hierdie skyfies werklike orgaanstruktuur en -funksie naboots. Hulle het immers nie bloedvate nie, dus leef hulle hoogstens maande lank. Boonop herhaal hulle nie al die ingewikkeldhede van werklike organe en orgaanstelsels nie. In die geval van diegene wat die brein naboots, het navorsers gesê dat die volwaardige stroombaan onderliggend aan volwasse breinfunksie nie heeltemal daar is nie.

Intussen bevraagteken ander of hierdie werk uiteindelik in laer pryse sal lei. "Op die oomblik, [vir] enige middel wat ontdek word, kan mense vra wat hulle wil hê, want daar is geen mededinging nie," sê Atul Butte, 'n datawetenskaplike by Stanford Universiteit en medestigter van NuMedii, 'n Palo Alto-gebaseerde opstartonderneming wat op soek na nuwe maniere om bestaande medikasie te gebruik.

Maar as hulle tot vervulling kom, kan organoïede tot selfs groter geleenthede lei, verder as die spoed van dwelmnavorsing en die prys van medikasie. Vandag word baie pre-kliniese werk by diere gedoen en lewer dit nie altyd resultate wat naboots hoe menslike stelsels werk nie. "Die kennisgapings wat ons in biomediese navorsing ondervind, is enorm. Ons weet net nie soveel oor wat siektes veroorsaak nie," sê Bernard Munos, die stigter van die Innothink Sentrum vir Navorsing in Biomediese Innovasie wat ook op die Cures Acceleration Network-raad sit. "Ons gooi regtig pyle."

Organoïede kan dit verander. Ten minste in teorie.

Kaiser Health News is 'n redaksioneel onafhanklike program van die Henry J. Kaiser Family Foundation, 'n nie-winsgewende, nie-partydige navorsings- en kommunikasieorganisasie vir gesondheidsbeleid wat nie met Kaiser Permanente geaffilieer is nie.


Judy Callis

My laboratorium fokus tans op die begrip van die biologiese rolle vir die ubiquitien sisteem. Die ubikitienstelsel is 'n proteïenmodifikasiepad, waardeur die proteïen ubiquitien kovalent aan ander proteïene geheg is. Dit verander die lang lewe, aktiwiteit of lokalisering van die alomteenwoordige proteïen. Ons is geïnteresseerd om die spesifisiteit en regulering van die ubiquitin-weg te verstaan. Ons probeer verstaan ​​hoe proteïene na die alomteenwoordige ensieme gewerf word, waarvan 'n groot subset RING E3-ligases genoem word. Daar is 'n groot aantal RING E3 ligases ensieme wie se funksies nie bekend is nie. Ons volg 'n omgekeerde genetika-benadering om die funksie van RING E3-ligases te verstaan ​​wat met substraatproteïene in wisselwerking tree en ubiquitien-oordrag kataliseer. Ons bestudeer ook die degradasie van transkripsiefaktore wat funksioneer om plantstres te kommunikeer, met 'n fokus op abiotiese stres en stikstofstres. Ons gebruik 'n verskeidenheid tegnieke - biochemie, molekulêre biologie en genetika.

Grad Groep Affiliasies

  • Biochemie, Molekulêre, Sellulêre en Ontwikkelingsbiologie
  • Integrerende genetika en genomika
  • Plant Biologie

Spesialiteite / Fokus

  • Sel- en Ontwikkelingsbiologie
  • Model Plante
  • Molekulêre Biologie, Biochemie en Genomika

Kursusse

  • BIS 103 Energie en Metabolisme, Winter, Lente
  • MCB 139 Voorgraadse Seminaar, Winter
  • MCB 126 Plantbiochemie, Winter, Lente

Eerbewyse en Toekennings

  • NIH predoktorale leerling, 1981-1983.
  • NSF Nadoktorale Genootskap in Plantbiologie, 1987-1989.
  • Nasionale Wetenskapstigting Presidensiële Jong Ondersoeker Fakulteitstoekenning, 1991-1996.
  • Paul K. en Ruth R. Stumpf Begiftigde Leerstoel in Plantbiochemie 2005-2011
  • Davis Afdeling Akademiese Senaat Voorgraadse Onderrigtoekenning 2008-2009
  • Fellow, American Association for the Advancement of Science (AAAS) 2002
  • Fellow, American Society for Plant Biologists (ASPB), 2012
  • UC-Davis NSF-ADVANCE skoliertoekenning vir mentorskap, 2015-2016
  • UC Davis-prys vir voorgraadse onderrig en vakkundige prestasie, 2018

Professionele verenigings

  • Amerikaanse Vereniging vir Biochemie en Molekulêre Biologie
  • Amerikaanse Vereniging van Plantbioloë
  • Genetika Vereniging van Amerika
  • Internasionale Vereniging vir Plantmolekulêre Bioloë
  • Internasionale Proteolise Vereniging
  • Vereniging vir die Bevordering van Wetenskap (AAAS)
  • Fitochemiese Vereniging van Noord-Amerika

Grade

  • 1977 BA Biologie Washington Universiteit
  • 1981 MA Plantkunde Universiteit van Illinois, Champaign-Urbana
  • 1987 PhD Biologie Stanford Universiteit

Publikasies

Riggs JW, en Callis J. 2017 Arabidopsis fruktokinase-agtige proteïen assosiasies word gereguleer deur ATP. Biochemical J, 474 (11) 1789-1801 DOI: 10.1042/BCJ20161077

J.W. Riggs, P.C. Cavales, S.M. Chapiro, J. Callis 2017 Identifikasie en biochemiese karakterisering van die fruktokinase geenfamilie in Arabidopsis thaliana. BMC Plant Biol., 17 (2017), p. 83. https://doi.org/10.1186/s12870-017-1031-5

Guerra D, Pratelli R, Jia W, Leary J, Chapiro, S, Pilot, G, Callis J 2017 Beheer van aminosuurhomeostase deur 'n Ubiquitin Ligase-koaktivator-proteïenkompleks. J. Biol. Chem. 292: 3827-3840. doi:10.1074/jbc.M116.766469

Riggs JW, Rockwell NC, Cavales PC, Callis J. 2016 Identifikasie van die plant Ribokinase en ontdekking van 'n rol vir Arabidopsis Ribokinase in nukleosiedmetabolisme. J Biol Chem. 2016291(43):22572–82. doi:10.1074/jbc.M116.754689

Pauwels, L., et al. 2015. Die RING E3-ligase KEEP ON GOING moduleer JASMONATE ZIM-DOMAIN12-stabiliteit. Plant Fisiol. 169: 1405–1417. DOI: https://doi.org/10.1104/pp.15.00479

Gilkerson J, Kelley DR, Tam R, Estelle M, Callis J. 2015 Lysienreste word nie benodig vir proteasoom-gemedieerde proteolise van die ouksien/IAA-proteïen IAA1 nie. Plant Physiol., 168: 708-720.

Callis, J, Browning, K, Spremulli L 2015, Hoofstuk 10: Proteïensintese, samestelling en afbraak B. Buchanan, W. Gruissem en R. Jones, eds. John Wiley & Sons, Inc. Somerset NJ, Biochemie en Molekulêre Biologie van Plante, 2de uitgawe.

Callis J. 2014 The Ubiquitination Machinery of the Ubiquitin System, The Arabidopsis Book, genooide boek hoofstuk, 12: e0174.

Chen Y-T, Liu H, Stone S, Callis J. 2013 ABA en die ubiquitin E3-ligase HOU AAN GAAN beïnvloed proteolise van die Arabidopsis thaliana-transkripsiefaktore ABF1 en ABF3. Plant J. 75: 965–976.

Guerra D, Pratelli R, Kraft E, Callis J, Pilot G. 2013 Funksionele bewaring tussen soogdier MGRN1 en plant LOG2 ubiquitin ligases. FEBS Letters, 587: 3400-3405.

Shin L-J, Lo J, Chen GH, Callis J, Fu H-Y, Yeh, K-C. 2013 IRT1 DEGRADATION FACTOR 1, 'n RING E3 ubiquitin ligase, reguleer die afbraak van YSTERGEREGULEERDE TRANSPORTER 1 in Arabidopsis. Plant Sel 2013 25: 3039-3051.

Réjane Pratelli, Damian D. Guerra, Shi Yu, Mark Wogulis, Edward Kraft, Wolf B. Frommer, Judy Callis en Guillaume Pilot 2012 Die Ubiquitin E3 Ligase VERLIES VAN GDU2 word vereis vir GLUTAMINE DUMPER1-geïnduseerde aminosuurafskeiding in Arabidopsi. Plantfisiologie 158:1628-1642.

Guerra D, Callis J. 2012 Ubiquitin on the Move: die alomteenwoordige modifikasiepad speel uiteenlopende rolle in die regulering van ER- en membraan-gelokaliseerde proteïene Plant Physiol. 160: 56-64.

Hotton SK, Castro MF, Eigenheer RA, Callis J. 2012 Herstel van DDB1a (DAMAGED DNA BINDING PROTEIN1a) in 'n skerm om nuwe RUB-gemodifiseerde proteïene in Arabidopsis thaliana te identifiseer. Molekulêre Plant 5: 1163-1166.

Gilkerson J, Perez-Ruiz JM, Chory J, Callis J. 2012 Die plastied-gelokaliseerde pfkB-tipe koolhidraatkinases FRUCTOKINASE-LIKE 1 en 2 is noodsaaklik vir groei en ontwikkeling van Arabidopsis thaliana. BMC-plantbiologie 12.

Hotton, SK., Eigenheer, RA., Castro, MF., Bostick M., en Callis, J. 2011 AXR1-ECR1 en AXL1-ECR1 heterodimeriese RUB-aktiverende ensieme verskil in funksie in Arabidopsis thaliana Plant Mol. Biologie, 75: 515-526

Hsia, MM. en Callis, J. 2010 BRIZ1 en BRIZ2 proteïene vorm 'n heteromere E3 ligase kompleks wat nodig is vir saad ontkieming en na-ontkieming groei in Arabidopsis thaliana. J. Biol. Chem., 285:37070-37081

Berrocal-Lobo, M, Stone, S, Yang, X, Antico, J, Callis, J, Ramonell, KM, Somerville, S. 2010 ATL9, 'n RING-sinkvingerproteïen met E3 Ubiquitin Ligase-aktiwiteit geïmpliseer in Chitien- en NADPH-oksidase -Bemiddelde verdedigingsreaksies. Plos One vol 5, uitgawe 12. 10.1371/journal.pone.0014426

Gilkerson, J. Hu, J. Brown, J. Jones, J. Sun, T-P. en Callis J. 2009 Isolasie en karakterisering van cul1-7, 'n resessiewe alleel van CULLIN1 wat SCF-funksie by die C-terminus van CUL1 in Arabidopsis thaliana Genetics ontwrig, 181:945-963

Jowett, J., Ramos, J. en Callis, J. 2008 Degradasie van ouksienreaksiefaktor ARF1 Plant J. 54: 118-128

Hotton, S. en Callis, J 2008 Regulering van Cullin-gebaseerde E3-ligases Ann. Ds Plant Biol. 59: 469-489

Kraft, E., Bostick, M., Jacobsen, S., en Callis, J. 2008 ORTH/VIM-proteïene wat DNA-metilering reguleer, is funksionele ubiquitin E3-ligases. Plant J. 56: 704-715

Dreher, K.A. en Callis, J. 2007 Ubiquitin, Hormone en Biotiese Stres in Plante. Annale van Bot. 9: 787 - 822.

Stone SL, Callis J. 2007 Ubiquitin-ligases bemiddel groei en ontwikkeling deur proteïendood te bevorder. Curr Opin Plant Biol. 10 Sep PMID: 17851112

Doelling JH, Phillips AR, Soyler-Ogretim G, Wise J, Chandler J, Callis J, Otegui MS, Vierstra RD 2007 Die Ubiquitin-spesifieke Protease-subfamilie UBP3/UBP4 is noodsaaklik vir stuifmeelontwikkeling en -oordrag in Arabidopsis. Plant Fisiol. PMID: 17905865

Scherer GF, Zahn M, Callis J, Jones AM. 'n Rol vir fosfolipase A in ouksiengereguleerde geenuitdrukking. FEBS Lett. 2007 581:4205-11

Johnson, L.M., Bostick, M. Zhang, X, Kraft, E., Henderson, I., Callis, J. en Jacobsen, S.E. 2007 Die SRA-metiel-sitosien-bindende domein verbind DNA en histoonmetilering. Current Biology 17, 1-6

Stone, S.L., Williams, L.A., Farmer, L.M., Vierstra, R.D. en Callis, J. 2006 HOU AAN, 'n RING E3-ligase wat noodsaaklik is vir Arabidopsis-groei en -ontwikkeling, is betrokke by absisiensuursein. Plantsel 18, 3415-3428

Dreher, K., Brown, J. Saw, R. en Callis, J. 2006 Die Arabidopsis Aux/IAA-proteïenfamilie het gediversifiseer in degradasie en Auxin-responsiwiteit. Die Plantsel, 18, 699-714.

Callis, J. 2005 Plantbiologie: Auxin-aksie (Uitgenooide kommentaar) Nature 435, 436-437

Kraft, E., Stone, S., Ma, L., Su, N., Gao, Y., Lau, O., Deng, XW, en Callis, J. 2005 Genoomanalise en Funksionele Karakterisering van die E2 en RING domein E3 Ligase Ubiquitination Enzymes of Arabidopsis thaliana Plant Physiol., 139, 1597-1611.

Callis, J en Ling, R 2005 Voorbereiding, karakterisering en gebruik van gemerkte ubiquitiene. Metodes in Enzymol. 399, 51-64

Figueroa, P., Gusmaroli, G., Serino, G., Habashi, J., Ma, L., Shen, Y., Feng, S., Bostick, M., Callis, J., Hellmann, H., en Deng, XW. 2005 Arabidopsis het twee oortollige Cullin3-proteïene wat noodsaaklik is vir embrio-ontwikkeling en wat in wisselwerking is met RBX1- en BTB-proteïene om multisubeenheid E3 Ubiquitin Ligase-komplekse in vivo te vorm. Plantsel 17, 1180-1195

Stone, S., Hauksdottir, H., Troy, A., Herschleb, J., Kraft, E., en Callis, J. 2005 Funksionele analise van die RING tipe ubiquitin ligase familie van Arabidopsis thaliana L. Plant Physiol., 137 : 13-30.

Laplaza JM+, Bostick M+, Scholes DT, Curcio, MJ en Callis, J. 2004 Saccharomyces cerevisiae ubiquitin-agtige proteïen Rub1p konjugate aan cullin familielede Rtt101p en Cul3p in vivo. Biochemiese Tydskrif 377:459-467. +hierdie skrywers het ewe veel tot die werk bygedra.

Magnolia Bostick, Stephanie R. Lochhead, Adria Honda, Scott Palmer en Judy Callis 2004 RUB1 en RUB2 (Verwant aan Ubiquitin) is oortollig, noodsaaklik en reguleer vegetatiewe groei, ouksiensein en etileenproduksie in Arabidopsis, Plant Cell 16, 2418 -2432

Zenser, N., Dreher, K.A. Edwards, S.R., en Callis, J. 2003. Versnelling van Aux/IAA-proteolise is spesifiek vir ouksien en onafhanklik van AXR1 Plant J. 35: 285-294.

Yoshida, S., Ito, M., Callis, J., Nishida, I. en Watanabe, A. 2002. 'n Vertraagde blaarverouderingsmutant is gebrekkig in arginiel-tRNA: proteïen arginieltransferase, 'n komponent van die N-eindreël-weg in Arabidopsis. Plant J. 32:129-137.

Linghu, B., Callis, J., en Goebl, M. 2002 Rub1p-verwerking deur Yuh1p word vereis vir wildtipe vlakke van Rub1p-vervoeging na Cdc53p. Eukariotiese Sel, 1: 491-494.

Ramos, JA, Zenser, N, Leyser, O, en Callis, J 2001 Vinnige afbraak van ouksien/indoleasynsuurproteïene vereis bewaarde aminosure van domein II en is proteasoomafhanklike plantsel 13: 2349-2360.

Schwechheimer C, Serino G, Callis J, Crosby WL, Lyapina S, Deshaies R, Gray WL, Estelle M en X-W Deng. 2001. Interaksies van die COP9-signalosoom met die E3 Ubiquitin Ligase SCFTIR in die bemiddeling van Auxin Response. Science 292:1379-1382.

Zenser N, Ellsmore A, Leasure C en J Callis. 2001. Auxin moduleer die degradasietempo van Aux/IAA-proteïene. Verrigtinge van die Nasionale Akademie van Wetenskappe VSA. 98:11795-11800

McClinton, R. S. Chandler, J. S. Callis, J. 2001 cDNA isolasie, karakterisering en proteïen intrasellulêre lokalisering van 'n katanienagtige p60 subeenheid van Arabidopsis thaliana. Protoplasma. 216 (3-4): 181-190.

Callis, J Vierstra, RD. 2000 Proteïenafbraak in sein. Current Opinion in Plant Biology 3: 381-6.

Worley, CK Zenser, N Ramos, J Rouse, D Leyser, O Theologis, A Callis, J. 2000 Degradasie van Aux/IAA-proteïene is noodsaaklik vir normale ouksiensein. Plantjoernaal 21: 553-62.

Ling, R Colon, E Dahmus, ME Callis, J. 2000 Histidine-gemerkte ubiquitin plaasvervangers vir wild-tipe ubiquitin in Saccharomyces cerevisiae en fasiliteer isolasie en identifikasie van in vivo substrate van die ubiquitin pad. Analytical Biochemistry 282: 54-64.


Jagluiperd se versnelling, nie spoed nie, kragsleutel tot hul sukses

Wilde jagluiperd met 'n RVC Wildlife Collar. Krediet: Structure & Motion Lab, RVC.

Almal weet jagluiperds is blitsvinnig. Nou illustreer nuwe navorsing hoe hul versnelling en flinke sigsag ander diere in die stof laat en wetenskaplikes in ontsag laat.

Navorsers het eers vasgestel dat jagluiperds twee keer so vinnig kan hardloop as die Olimpiese Speler Usain Bolt op 'n dadelik. Toe het hulle die energie gemeet wat 'n jagluiperdspier produseer in vergelyking met liggaamsgrootte en dieselfde vir Bolt, die naelloper, bereken. Hulle het bevind die jagluiperd het vier keer die deurslaggewende skopkrag van die Olimpiese Speler gehad.

Daardie krag om vinnig te versnel - nie net spoed alleen nie - is die sleutel tot die jagluiperd se jagsukses, het die studiehoofskrywer, Alan Wilson, gesê. Hy is professor in lokomotiefbiomeganika aan die Royal Veterinary College aan die Universiteit van Londen.

“Om prooi te vang, kom blykbaar neer op maneuver,” het hy gesê. "Dit is al die zigzag, ducking en duik."

Wilson en kollegas het gespesialiseerde spoorhalsbande op vyf van hierdie diere in Botswana, Afrika, geplaas.

Hulle het jagluiperds geklok wat teen 58 mph (93 km/h) uitkom—effens minder as die 65 mph (104 km/h) wat een keer in 1965 vir 'n jagluiperd gemeet is. Wilson het gesê die meeste jagtogte is teen meer gematigde spoed van 30 mph (48 km/h) gedoen, maar met wonderlike begin, stops en draaie.

Die manier waarop jagluiperds gedraai en gedraai het terwyl hulle naelloop, was ongelooflik, het hy gesê. 'n Jagluiperd kan teen 'n hoek van 50 grade in 'n hoëspoeddraai draai, terwyl 'n motorfiets miskien 45 grade kan doen, het Wilson gesê.

“As jy iets probeer vang, hoe vinniger jy gaan, hoe moeiliker is dit om te draai,” het hy gesê.

David Carrier, 'n professor in biologie van die Universiteit van Utah wat nie deel van die studie was nie, het gesê een van die wonderlike dinge van die navorsing is dat dit fokus op 'n vermoë van jagluiperds wat baie mense miskyk. Hulle is te gefikseerd op die blote spoed van hierdie vinnigste dier op die planeet, het hy gesê.

Byna net so belangrik, het Carrier gesê, was die nuwe opsporingsmetode—om bestaande tegnologie op nuwe maniere te gebruik.

Tegnies is dit ’n groot stap vorentoe,” het hy gesê. "Hierdie ouens het die standaard vir hoe ons lokomotiefprestasie in die veld monitor heeltemal verander."


Kyk die video: Greyhounds Rescue Holland haalt honden vanuit Spanje naar Nederland. Poortugaal 2020 (Oktober 2022).