研究方向| 大象鼻的生物力学和功能形态学研究

大象的长鼻子是一个功能发达的肌肉液压调节器（muscular hydrostat ），其活动十分灵活，几乎可以进行无限自由度的移动。象鼻既能操纵如一片草一样的细小物体，又能携带重量超过250公斤的重物。除此之外，还有社交和感觉功能。象鼻这些特殊性，引起了科学家的注意。









日内瓦大学的Michel Milinkovitch教授团队将运动捕捉系统与解剖分析相结合，对2只成年大象的象鼻的生物力学和功能形态学进行开创性的研究。















该团队于2020年3月在南非进行实地研究，将10个配备阳光滤镜的Qualisys 7+ 摄像机（300Hz、1200万像素）和2个Qualisys Miqus Video视频镜头布置到场地周围。在大象鼻上贴上放光标记点，以采集大象鼻的运动轨迹。得益于Qualisys户外测试能力，屏蔽南非强烈的阳光干扰，采集了高精度的运动学数据。






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本项目的研究结果“Elephants evolved strategies reducing the biomechanical complexity of their trunk”已经发表在"Current Biology"。 




该团队研究发现：

• 大象进化出了降低象鼻生物力学复杂性的策略

• 物体传输是通过从大象鼻指向内传播弯曲来实现

• 躯干可以形成由假关节连接的刚性节段进行点对点运动

• 大象鼻指的切向速度随路径曲率服从幂律




他们还利用医学影像和大规模连续切片，以前所未有的精确度揭示了非洲和亚洲象鼻的功能解剖，发现运动基元和肌肉协同之间建立的强大联系。




这项研究是一次对地球上大动物的肌肉液压调节器进行定量分析力学性能、运动学策略和功能形态的结合研究。它为研发无关节“体软机器人”的操纵器提供了**的数据，从而复制象鼻的高顺应性、灵活性和强度等功能。