チンパンジー（パントログロジテス）骨盤と後肢の3次元筋骨格モデル

筋骨格モデルは、さまざまな筋肉駆動型の動きを研究するための重要なツールになりました。しかし、ほとんどの作業は現代の人間で行われており、他の種にはほとんど用途がありません。チンパンジーは、個人的な二重と私たちの最も近い生きている親relativeであり、私たち自身の進化に関する多くの重要な洞察を提供してきました。チンパンジーの筋骨格モデルは、幅広い実験室ベースの実験データにわたって統合され、運動能力能力の決定要因、および人間の二足歩行の起源と進化に関する新しい洞察を提供します。ここでは、チンパンジー骨盤と後肢の詳細な3次元（3D）筋骨格モデルについて説明しました。このモデルには、骨と関節の幾何学的表現、および44の丘型筋肉モデルを使用して表現された35の筋肉テンドンユニットが含まれています。筋肉量、束の長さ、ペンネーションの角度などの筋肉建築データは、文献源から引き出されました。このモデルでは、広範囲の関節位置にわたる3D筋肉モーメントアーム、筋肉テンドンの長さ、および等尺性筋力の計算を可能にします。モデルによって予測された筋肉テンドンのモーメント腕は、一般に、死体標本からの腱 - 露の推定値とよく一致していました。感度分析は、モデルの予測が最も感度が最も高く、モデルで得られた結果を解釈するための重要なコンテキストを提供するパラメーターに関する情報を提供しました。同様のヒト筋骨格モデルとの比較は、チンパンジーがヒトよりも大きな範囲の関節位置での力の生成により適していることを示しています。この研究は、チンパンジーの移動における神経筋骨格系の統合された機能を理解するための重要なステップを表しています。

Musculoskeletal models have become important tools for studying a range of muscle-driven movements. However, most work has been in modern humans, with few applications in other species. Chimpanzees are facultative bipeds and our closest living relatives, and have provided numerous important insights into our own evolution. A chimpanzee musculoskeletal model would allow integration across a wide range of laboratory-based experimental data, providing new insights into the determinants of their locomotor performance capabilities, as well as the origins and evolution of human bipedalism. Here, we described a detailed three-dimensional (3D) musculoskeletal model of the chimpanzee pelvis and hind limb. The model includes geometric representations of bones and joints, as well as 35 muscle-tendon units that were represented using 44 Hill-type muscle models. Muscle architecture data, such as muscle masses, fascicle lengths and pennation angles, were drawn from literature sources. The model permits calculation of 3D muscle moment arms, muscle-tendon lengths and isometric muscle forces over a wide range of joint positions. Muscle-tendon moment arms predicted by the model were generally in good agreement with tendon-excursion estimates from cadaveric specimens. Sensitivity analyses provided information on the parameters that model predictions are most and least sensitive to, which offers important context for interpreting future results obtained with the model. Comparisons with a similar human musculoskeletal model indicate that chimpanzees are better suited for force production over a larger range of joint positions than humans. This study represents an important step in understanding the integrated function of the neuromusculoskeletal systems in chimpanzee locomotion.