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仅2位作者,联手发Nature Physics:肌肉纤维的奇特弹性!

BioMed科技  · 公众号  ·  · 2024-07-15 20:30
    

主要观点总结

本文主要介绍了关于肌肉的研究,包括其动力机制和复杂的组织结构的讨论。着重介绍了一篇论文,该论文揭示了肌肉收缩过程中细胞内流体流动和空间液压效应的重要性,为非互易粘弹性响应提供了理解。论文构建了多尺度模型来描述肌肉纤维的动力学行为,包括其弹性和应力、质量和动量守恒、孔弹性理论、主动应力的确定等方面的内容。该模型为理解生理学、生物力学和运动学提供了新的视角。

关键观点总结

关键观点1: 肌肉是动物运动的主要动力,其收缩机制是研究的重点。

肌肉纤维具有复杂的组织结构和机械特性,近年来对其细胞内流体流动的研究逐渐受到重视。

关键观点2: 论文揭示了肌肉收缩过程中细胞内流体流动的重要性。

该研究通过构建多尺度模型,描述了肌肉纤维的动力学行为,包括其被动和主动状态下的力学特性。

关键观点3: 论文强调了空间应变梯度和流体动力学在肌肉收缩速率和功率输出中的重要性。

通过分子动力学和微结构特性的结合,该研究提出了活性水力振荡对肌肉最大收缩速率的影响,为设计更快、更强、更具韧性的致动器提供了潜在的应用方向。


文章预览

肌肉是驱动几乎所有动物运动的主要动力。自从H. E. Huxley和A. F. Huxley等人的开创性工作以来,许多研究都集中在肌肉收缩机制的分子层面,例如肌动球蛋白的动力学和钙信号传导。然而,肌肉纤维在多个尺度上具有空间和层次的组织结构,表现出复杂的结构和机械特性。尽管水是肌肉纤维的主要成分,占体积的70-90%,但通常被认为在生化过程中起被动作用。 近年来,细胞内流体流动在决定细胞形态、运动和生理功能方面的中心作用逐渐被认可。肌肉可以在100到1000Hz的频率范围内工作,输出功率约为5-500 W/kg,这引发了对其动态性能极限的生物物理机制的探讨。 2024年7月8日, 哈佛大学物理系 的 L. Mahadevan 和 Suraj Shankar 两人在 Nature Physics 期刊上发表了一篇名为:Active hydraulics and odd elasticity of muscle fibres的论文。 该论文通过构建一个多尺度模型,将肌 ………………………………

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