Visualization and Testing of Motion Bone Fish Jaw Apparatus Using a Generalised Structural Module

Abstract

ВВЕДЕНИЕИсследование строения организма и закономерностей адаптивного преобразования его структур и отделов является одной из основных проблем морфологии человека и животных. Развитие виртуального моделирования скелета лежит в основе ряда биомеханических подходов к исследованию взаимоотношения формы и функций, среди которых наиболее распространенными является моделирование динамики опорно-двигательной системы [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13][14][15][16][17][18][19][20].Среди узлов и отделов опорно-двигательной системы особое место занимает челюстной аппарат, прежде всего, благодаря его связи с трофическими адаптациями. Изучение геометрической конструкции и топографических особенностей челюстной системы дает возможность проанализировать вытекающие из него функциональные свойства и возможности изучаемого аппарата, а также его адаптивность. Одним из подходов, применяемых в исследовании взаимосвязи динамического поведения и геометрии опорно-двигательного аппарата, является использование многозвенных механизмов, традиционных для разработок в машиностроении. Совмещение этих конструктивных данных с моделью биологического объекта позволило описать возможные варианты движения и взаимодействия различных элементов опорно-двигательного аппарата, в том числе челюстной системы позвоночных [7][8][9]18].

Functioning Of the Maxillary Apparatus of Fish: Modeling and Kinematic Analysis of the Crank-And-Link Mechanism

“…В основе построения кинематических расчетных схем лежит созданная ранее математическая модель черепа коттоидных рыб (прототип Procottus jeitelesii), общий тип которого сходен для представителей данной таксономической группы [19][20][21]. Достоверность линейных параметров звеньев конкретного механизма достигалась посредством использования морфометрических данных костей исследуемого объекта, выраженных в процентах (%) длины неврокраниума (табл.…”

“…Локализация узлов приложения и направления внешних сил соответствует расположению основных элементов связочно-мышечного аппарата, участвующих в работе челюстной системы. Направление прилагаемых к моделям внешних сил были заданы согласно полученным ранее результатам тестирования кинематических моделей челюстного аппарата рыб [7][8][9][19][20][21][22].…”

“…Процесс открытия рта у рыб инициируется каскадом сокращений челюстных мышц висцерального скелета, в результате которого нижнечелюстной блок (DEКС) вращается вниз вокруг квадратно-челюстного сустава (узел D) [20][21][22]. Нижняя челюсть опускаясь, скользит свободным концом верхнего отростка сочленовой кости (узел Е кривошипа ED) вниз по челюстной кости (кулиса FE), выталкивая ее вентральные концы вперед.…”

“…Совмещение этих конструктивных данных с моделью биологического объекта позволило описать возможные варианты движения и взаимодействия различных элементов опорно-двигательного аппарата, в том числе челюстной системы позвоночных [7-9, 20, 21]. Однако, анализ эмпирических данных приводит к необходимости модификации общепринятых кинематических схем и их конкретизации для различных групп животных [18][19][20][21].…”