Doctoral Dissertation Research: The three-dimensional biomechanics of the grasping big toe among higher primates

博士论文研究:高等灵长类抓握大脚趾的三维生物力学

基本信息

  • 批准号:
    2341368
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 3.83万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2024
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2024-03-01 至 2025-02-28
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

The shift to bipedal locomotion, walking upright on two feet, a hallmark of human evolution, resulted in the adaptive loss of the grasping big toe (hallux). However, the locomotive precursor of human bipedal locomotion, and the anatomic pathway through which this change occurred, remain poorly understood. To better assess the evolution of bipedal locomotion, changes in foot anatomy and functional capacity must be examined across a broader range of primate species. This doctoral dissertation research project uses 3D imaging methods and computer algorithms to examine foot anatomy across a range of anthropoid primate species. The data generated informs the variability of foot forms in living and extinct monkeys as well as the anatomical pathways of the locomotor transition of our ancestors. Using such methods avoids damaging rare specimens and produces a freely accessible 3D atlas of the primate foot anatomy. The project supports graduate student training and mentoring in STEM and K-12 science education activities. This study documents, describes, quantifies, and compares the size, orientation, and internal architecture of the hallucal muscles across monkey species that have diverse locomotive specializations. The methods combine contrast-enhanced imaging with machine learning algorithms. The information produced allows for the development of accurate and dynamic anatomic foot models in 3D. The novel, non-destructive workflow developed in this study stands to revolutionize the ability to reconstruct musculoskeletal biomechanics in 3D in other complex anatomical systems of any vertebrate animal.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
向两英尺直立行走的两足球运动的转变,这是人类进化的标志,导致握住大脚趾的自适应损失(Hallux)。然而,人类两足球运动的机车前体以及发生这种变化的解剖途径仍然很少了解。为了更好地评估两足动力的演变,必须在更广泛的灵长类动物物种中检查脚部解剖结构和功能能力的变化。该博士学位论文研究项目使用3D成像方法和计算机算法来检查各种人类动物灵长类动物的脚部解剖结构。产生的数据为生物和灭绝猴子的脚形式以及我们祖先运动过渡的解剖途径的变异性提供了信息。使用这种方法避免损坏稀有标本,并产生灵长类脚解剖结构的可自由接近的3D地图集。该项目支持STEM和K-12科学教育活动中的研究生培训和指导。这项研究记录,描述,量化和比较具有多种机车专业的猴子物种的幻觉肌肉的大小,方向和内部结构。这些方法将对比度增强成像与机器学习算法结合在一起。产生的信息允许在3D中开发准确和动态的解剖脚模型。这项研究中开发的小说,无损的工作流程彻底改变了在任何脊椎动物动物的其他复杂解剖系统中重建肌肉骨骼生物力学的能力。这项奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是通过使用该基金会的评估来支持的。智力优点和更广泛的影响审查标准。

项目成果

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