Estudio geomorfométrico 3D de la biomecánica y movimiento respiratorios (MOCAP) en homininos

Abstract

El estudio paleobiológico de la respiración humana se ha visto históricamente limitado por un registro fósil escaso y fragmentario y por la complejidad estructural y funcional de las estructuras musculoesqueléticas implicadas en la función respiratoria. El torso humano es una estructura tridimensional, móvil, compleja que permite la respiración por la acción conjunta de todos sus elementos. La aproximación tradicional a su estudio gira en torno a la anatomía comparada y la descriptiva morfológica. Sin embargo, recientemente se han presentado las primeras reconstrucciones 3D de tórax humanos fósiles con base estadística y geométrica, abriendo nuevas vías de estudio, hasta ahora inaccesibles, para realizar inferencias paleobiológicas. El trabajo aquí expuesto describe una metodología híbrida innovadora para testar hipótesis acerca de la función respiratoria en Homo erectus. La modelización híbrida combina la medición musculoesquelética in vitro, el análisis cinemático de la respiración forzada in vivo (tanto estáticamente como durante la carrera), y el análisis del movimiento a partir de su descomposición en forma y tiempo (3D+1D=4D). Para ello se utilizan técnicas de captura de movimiento (MOCAP) y la morfometría geométrica como método cuantitativo de medición de la forma del torso y del tórax, que vertebra la metodología desarrollada. Este método se prueba a través de dos estudios preliminares a modo de prueba de concepto. El primero explora la anatomía intercostal de H. erectus a través del estudio de la contracción de los músculos intercostales externos (MIE) del tórax. El segundo estudia el comportamiento cinemático del torso durante la respiración forzada en carrera de resistencia. Esta investigación proporciona la primera aproximación hacia la comprensión del comportamiento respiratorio de especies homininas fósiles como H. erectus. Los resultados obtenidos indican que la respiración en H. erectus seguía un patrón biomecánico y cinemático distinto al de H. sapiens desde el estudio de su acción intercostal. Por otro lado, los resultados demuestran el potencial del método para determinar patrones cinemáticos respiratorios en base a diferentes morfologías del torso. Esta metodología se encuentra aún en una fase preliminar de desarrollo, por lo que será aplicada a una muestra más robusta y completa para estimar el efecto de la forma del torso y del tórax en la biomecánica muscular y el movimiento respiratorio generado. Este trabajo sienta las bases para la futura aplicación del método propuesto, con el objetivo de realizar las primeras inferencias acerca de la paleobiología respiratoria de H. erectus desde un contexto paleontológico virtual.