El movimiento es fundamental para la vida humana y animal, emergiendo a través de la interacción de complejos neuronales, muscular, y sistemas esqueléticos. OpenSim es un software de código abierto que une modelos y métodos de última generación de la biología, neurociencia, mecánica, robótica, e informática para crear simulaciones de movimiento rápidas y precisas basadas en la física. OpenSim complementa los experimentos al calcular las fuerzas musculares y otras cantidades que son difíciles de medir, y permite la predicción de movimientos como la locomoción bípeda en ancestros humanos y adaptaciones neuromusculares a exoesqueletos o cirugías ortopédicas. Crédito:Seth et al.
Un simulador de movimiento de código abierto que ya ha ayudado a resolver problemas en medicina, paleontología, y la locomoción animal se ha ampliado y mejorado, según una nueva publicación en la revista de acceso abierto PLOS Biología Computacional . El software, llamado OpenSim, ha sido desarrollado por un equipo de la Universidad de Stanford, dirigido por los primeros autores Ajay Seth, Jennifer Hicks, y Thomas Uchida, con contribuciones de usuarios de todo el mundo. El nuevo documento revisa la amplia gama de aplicaciones del software y describe las mejoras que pueden aumentar aún más su utilidad.
Los principales desafíos en la creación de movimientos "in silico" incluyen formular las ecuaciones matemáticas subyacentes y garantizar que la solución sea precisa al calcular variables que son difíciles de medir experimentalmente. como el consumo metabólico de músculos individuales y el estiramiento y retroceso de los tendones durante el movimiento. Los modelos basados en la física permiten la predicción de movimientos novedosos, tanto adaptativo como desadaptativo, como un exceso de rotación de la cadera en respuesta a la debilidad de los músculos de las piernas. OpenSim combina métodos de biología, neurociencia, mecánica, y robótica para abordar estos desafíos y crear simulaciones de movimiento rápidas y precisas.
OpenSim ya se ha utilizado para determinar si Australopithecus afarensis tenía suficiente fuerza de agarre para fabricar ciertas herramientas, basado en descubrimientos de huesos fosilizados; desarrollar estrategias para prevenir lesiones de tobillo durante el rendimiento deportivo; y optimizar un dispositivo robótico portátil para saltos largos. Las aplicaciones adicionales incluyen la predicción de los patrones de locomoción de especies extintas y la planificación de la cirugía de alargamiento de tendones para niños con parálisis cerebral.
Las mejoras recientes incluyen la adición de modelos más precisos de dinámica muscular, cinemática conjunta, y dispositivos de asistencia, que ayudará en los estudios de rehabilitación; la capacidad de crear estudios personalizados mediante la combinación de herramientas existentes de nuevas formas; herramientas para importar datos de captura de movimiento con el fin de probar simulaciones con experimentos; y herramientas de visualización modernas para crear animaciones interesantes de movimiento.
"El software es como una navaja suiza para el científico del movimiento, ", dijeron los autores principales." Permite a los investigadores sin experiencia especial en biomecánica realizar simulaciones potentes y precisas para probar hipótesis, visualizar soluciones a problemas, y comunicar ideas. Debido a que incorpora décadas de investigación sobre cómo se mueven los humanos y otros animales, y la comunidad de usuarios de tantos campos diferentes aumenta y mejora constantemente, OpenSim puede acelerar los descubrimientos en cualquier campo en el que el movimiento biológico desempeñe un papel ".
