DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-42726-2
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41796167
تاريخ النشر: 2026-03-09
المؤلف: Masoud Aghapour وآخرون
الموضوع الرئيسي: التوازن، والمشي، والوقاية من السقوط
نظرة عامة
يتناول القسم المعنون “نظرة عامة” استراتيجيات الحركة المميزة التي تستخدمها الثنائيات الأرجل والأرباع الأرجل. يبرز التكيفات البيوميكانيكية والتطورية التي تؤثر على كيفية تنقل هاتين المجموعتين من الحيوانات في بيئاتها. تعتمد الثنائيات الأرجل، مثل البشر والطيور، عادةً على مشية ذات ساقين تركز على التوازن وكفاءة الطاقة، بينما تستخدم الأرباع الأرجل، بما في ذلك الكلاب والخيول، مشية ذات أربع أرجل تعزز الاستقرار والسرعة.
تستكشف الورقة أيضًا تداعيات هذه الاستراتيجيات الحركية على الأداء في سياقات مختلفة، مثل الجري والقفز والمناورة عبر التضاريس المعقدة. تقترح أن الاختلافات في هيكل الأطراف وأنماط الحركة بين الثنائيات الأرجل والأرباع الأرجل حاسمة لفهم مزاياهم وقيودهم في موائل بيئية مختلفة. بشكل عام، تؤكد النتائج على أهمية التكيفات التطورية في تشكيل استراتيجيات الحركة لهذه المجموعتين المتميزتين.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث الاستقرار الوضعي (PS)، الذي يُعرف بأنه القدرة على تحقيق أو الحفاظ على أو استعادة التوازن أثناء الأنشطة المختلفة. يعتمد PS على دمج المدخلات الحسية من الأنظمة الحسية الحركية والبصرية والدهليزية، والتي يتم تنسيقها بواسطة الجهاز العصبي المركزي. يسهل هذا التنسيق انقباضات العضلات التي تعاكس الجاذبية، مما يسمح بالحركات المتحكم فيها والحفاظ على مركز كتلة الجسم (COM) ضمن قاعدة الدعم الخاصة به (BOS). تبرز الورقة دور البوستروغرافيا في تقييم التحكم الوضعي تحت ظروف ثابتة وديناميكية، بشكل أساسي من خلال تحليل مقاييس مركز الضغط (COP)، التي تعكس آليات توازن الجسم.
يتم التأكيد على البوستروغرافيا الثابتة كأداة سريرية قيمة لتشخيص اضطرابات التوازن، ومراقبة إعادة التأهيل، وتقييم فعالية العلاج. تشير معلمات COP الرئيسية، مثل الإزاحات الأمامية والخلفية والجانبية، وطول إجمالي انزلاق COP، ومتوسط سرعة COP، إلى الاستقرار، حيث تشير القيم المنخفضة إلى تحكم أفضل في الوضع. تلاحظ المقدمة أيضًا تطبيق البوستروغرافيا الثابتة عبر أنواع مختلفة، بما في ذلك البشر والكلاب والخيول وحتى الحيوانات البرية، مما يبرز أهميتها في كل من السياقات السريرية والبحثية. علاوة على ذلك، تعترف الورقة بالتمييز بين مهام التوازن الثابت والديناميكي، مشددة على أن النتائج من التقييمات الثابتة قد لا تنطبق مباشرة على السيناريوهات الديناميكية، التي تتأثر أيضًا بالاضطرابات الخارجية.
الطرق
يستعرض قسم “المواد والطرق” تصميم التجربة والإجراءات المستخدمة في الدراسة. يوضح المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك أي مواد كيميائية، ومعدات، وعينات بيولوجية، مما يضمن إمكانية تكرار التجارب. تشمل المنهجية التقنيات المطبقة لجمع البيانات وتحليلها، مثل الاختبارات الإحصائية، والنماذج الحاسوبية، أو البروتوكولات المخبرية.
بالإضافة إلى ذلك، قد يصف القسم الظروف التجريبية، بما في ذلك درجة الحرارة، والمدة، وأي ضوابط تم تنفيذها للتحقق من النتائج. يسمح هذا النهج الشامل بفهم واضح لكيفية إجراء البحث، مما يسهل التقييم من قبل الأقران وإعادة تكرار الدراسة في المستقبل.
النتائج
تكشف نتائج الدراسة عن اختلافات كبيرة في الاعتماد على المدخلات البصرية للحفاظ على التوازن بين البشر والكلاب، كما يتضح من قيم مؤشر النسب المحسوبة (RI). على وجه التحديد، وُجد أن RI للبشر بناءً على الإزاحة الجانبية الطبيعية لمركز الضغط (COP) كانت أقل من 100 (RI MLD% = 95.26 ± 39.66)، مما يشير إلى أن البشر يظهرون استقرارًا وضعيًا متزايدًا عند إزالة المدخلات البصرية. على العكس من ذلك، أظهرت الكلاب RI MLD% أعلى (RI MLD% = 113.27 ± 32.93)، مما يدل على اعتماد أكبر على المعلومات البصرية للتوازن وزيادة عدم الاستقرار الوضعي في غياب الرؤية.
كشفت التحليلات الإضافية أنه بينما أظهر البشر قيم RI أعلى لمعايير مثل RI CCD%، RI L%، وRI AS، والتي كانت جميعها فوق 100، كانت القيم المقابلة للكلاب أقل من 100، مما يدل على عدم استقرار وضعي أقل. أكد اختبار t لعينة مستقلة وجود اختلافات كبيرة بين المجموعتين بالنسبة لـ RI CCD%، RI L%، وRI L%، مع قيم p تشير إلى دلالة إحصائية (p < 0.05). ومع ذلك، لم تُلاحظ اختلافات كبيرة بالنسبة لـ RI MLD% وRI SS% (p = 0.11 وp = 0.88، على التوالي). تسلط هذه النتائج الضوء على استراتيجيات التوازن المتباينة التي تستخدمها البشر والكلاب عند حرمانهم من المدخلات البصرية، مع تفاصيل إضافية حول معلمات COP وقاعدة الدعم (BOS) متاحة في المواد التكميلية.
المناقشة
تسلط قسم المناقشة في هذه الدراسة الضوء على نتائج هامة تتعلق بالاستقرار الوضعي (PS) في البشر الأصحاء والكلاب، مع التركيز بشكل خاص على تأثير حرمان المدخلات البصرية من خلال وضع عصابة على العينين. تدعم النتائج الفرضية القائلة بأن مؤشرات رومبرغ (RIs) تختلف بين الأنواع، حيث يظهر البشر اعتمادًا أكبر على المعلومات البصرية للتوازن، كما يتضح من RIs التي تتجاوز 100 لبعض المعايير (RI CCD%، RI L%، وRI AS). في المقابل، أظهرت الكلاب RIs أقل، مما يشير إلى أنها أقل اعتمادًا على الإشارات البصرية عند الحفاظ على الاستقرار. من الجدير بالذكر أنه بينما أظهرت كلا النوعين استقرارًا جانبيًا مشابهًا (RI MLD% وRI SS%)، فإن الاختلافات في الاستقرار الأمامي والخلفي وأنماط حركة COP تبرز استراتيجيات التحكم الوضعي المميزة التي تشكلت من خلال تكيفاتها التشريحية والتطورية.
تؤكد الدراسة على أهمية مراعاة الاختلافات التشريحية، مثل موقع مركز الكتلة (COM) وتكوينات قاعدة الدعم (BOS)، التي تؤثر على استراتيجيات التوازن في الثنائيات الأرجل مقابل الأرباع الأرجل. تشير النتائج إلى أن الكلاب، مع وجود COM أقل وBOS أكبر، تستخدم آليات تعويضية تسمح لها بالحفاظ على الاستقرار بشكل فعال، حتى عند إزالة المدخلات البصرية. يدعو المؤلفون إلى أن تشمل الأبحاث المستقبلية معلمات أنثروبومترية إضافية لتوضيح الفروق بين الأنواع في التحكم الوضعي بشكل أكبر. بشكل عام، توفر هذه الدراسة رؤى قيمة في التحليل المقارن لآليات التوازن عبر الأنواع، مما يبرز الحاجة إلى منهجيات موحدة في البوستروغرافيا الثابتة لتعزيز صلاحية المقارنات عبر الأنواع.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-42726-2
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41796167
Publication Date: 2026-03-09
Author(s): Masoud Aghapour et al.
Primary Topic: Balance, Gait, and Falls Prevention
Overview
The section titled “Overview” discusses the distinct locomotion strategies employed by bipeds and quadrupeds. It highlights the biomechanical and evolutionary adaptations that influence how these two groups of animals navigate their environments. Bipeds, such as humans and birds, typically rely on a two-legged gait that emphasizes balance and energy efficiency, while quadrupeds, including dogs and horses, utilize a four-legged gait that enhances stability and speed.
The paper further explores the implications of these locomotion strategies on performance in various contexts, such as running, jumping, and maneuvering through complex terrains. It suggests that the differences in limb structure and movement patterns between bipeds and quadrupeds are critical for understanding their respective advantages and limitations in different ecological niches. Overall, the findings underscore the importance of evolutionary adaptations in shaping the locomotion strategies of these two distinct groups.
Introduction
The introduction of the research paper discusses postural stability (PS), defined as the ability to achieve, maintain, or restore balance during various activities. PS is contingent upon the integration of sensory inputs from proprioceptive, visual, and vestibular systems, which are coordinated by the central nervous system. This coordination facilitates muscle contractions that counteract gravity, allowing for controlled movements and maintaining the body’s center of mass (COM) within its base of support (BOS). The paper highlights the role of posturography in evaluating postural control under both static and dynamic conditions, primarily through the analysis of the center of pressure (COP) metrics, which reflect the body’s balance mechanisms.
Static posturography is emphasized as a valuable clinical tool for diagnosing balance disorders, monitoring rehabilitation, and assessing treatment efficacy. Key COP parameters, such as anteroposterior and mediolateral displacements, total COP excursion length, and average COP speed, are indicative of stability, with lower values suggesting better postural control. The introduction also notes the application of static posturography across various species, including humans, dogs, horses, and even wild animals, underscoring its significance in both clinical and research contexts. Furthermore, the paper acknowledges the distinction between static and dynamic balance tasks, emphasizing that findings from static assessments may not directly apply to dynamic scenarios, which are also influenced by external perturbations.
Methods
The “Materials and Methods” section outlines the experimental design and procedures employed in the study. It details the specific materials used, including any reagents, equipment, and biological samples, ensuring reproducibility of the experiments. The methodology encompasses the techniques applied for data collection and analysis, such as statistical tests, computational models, or laboratory protocols.
Additionally, the section may describe the experimental conditions, including temperature, duration, and any controls implemented to validate the results. This comprehensive approach allows for a clear understanding of how the research was conducted, facilitating peer evaluation and future replication of the study.
Results
The results of the study reveal significant differences in the reliance on visual input for maintaining balance between humans and dogs, as indicated by the calculated Relative Index (RI) values. Specifically, the RI for humans based on normalized mediolateral displacement of the center of pressure (COP) was found to be below 100 (RI MLD% = 95.26 ± 39.66), suggesting that humans exhibit increased postural stability when visual input is removed. Conversely, dogs demonstrated a higher RI MLD% (RI MLD% = 113.27 ± 32.93), indicating a greater dependence on visual information for balance and increased postural instability in the absence of vision.
Further analysis revealed that while humans exhibited higher RI values for parameters such as RI CCD%, RI L%, and RI AS, all of which were above 100, dogs had corresponding values below 100, indicating less postural instability. The Independent Samples t-test confirmed significant differences between the two groups for RI CCD%, RI L%, and RI L%, with p-values indicating statistical significance (p < 0.05). However, no significant differences were observed for RI MLD% and RI SS% (p = 0.11 and p = 0.88, respectively). These findings highlight the contrasting balance strategies employed by humans and dogs when deprived of visual input, with additional details on COP and base of support (BOS) parameters available in the Supplementary Materials.
Discussion
The discussion section of this study highlights significant findings regarding postural stability (PS) in healthy humans and dogs, particularly focusing on the impact of visual input deprivation through blindfolding. The results support the hypothesis that the Romberg indices (RIs) differ between species, with humans exhibiting a higher reliance on visual information for balance, as indicated by RIs exceeding 100 for certain parameters (RI CCD%, RI L%, and RI AS). In contrast, dogs displayed lower RIs, suggesting they are less dependent on visual cues when maintaining stability. Notably, while both species showed similar mediolateral stability (RI MLD% and RI SS%), the differences in craniocaudal stability and COP movement patterns underscore distinct postural control strategies shaped by their anatomical and evolutionary adaptations.
The study emphasizes the importance of considering anatomical differences, such as the center of mass (COM) location and base of support (BOS) configurations, which influence balance strategies in bipeds versus quadrupeds. The findings suggest that dogs, with a lower COM and larger BOS, utilize compensatory mechanisms that allow them to maintain stability effectively, even when visual input is removed. The authors advocate for future research to include additional anthropometric parameters to further elucidate interspecies differences in postural control. Overall, this study provides valuable insights into the comparative analysis of balance mechanisms across species, highlighting the need for standardized methodologies in static posturography to enhance the validity of cross-species comparisons.