Огромную роль в формировании настолько живого, активного и продуктивного всемирного сообщества биотенсегрити принадлежит Biotensegrity Interest Group (B.I.G.), неформальному объединению со скромным названием «Биотенсегрити кружок», который объединил ядро исследователей и энтузиастов из многих стран.
Я приношу свою глубокую благодарность доктору философии в области физики Даниэль-Клод Мартен, без всепроникающего энтузиазма и упорства которой этот неформальный мозговой центр биотенсегрити не был бы создан.
Также большое ей спасибо и за все беседы и дискуссии, надолго и во многом стимулировавшие работу моей мысли, а также за то, что позволила мне повторно использовать изображения из ее книги (2016). Спасибо Нику Вудхеду, Крису Стэплтону, Андреа Риппе, Яну Шофилду, Полу Серку, Джону Шарки и всем из B.I.G. за предоставленную возможность слушать других и транслировать и развивать свои собственные мысли; Стивену Левину и Джону Шарки за чтение и комментирование моей рукописи; Джоан Ависон за то, что указала мне в направлении издательства Handspring; а также Джейн Райли за поддержку в углублении моего интереса к функциональной анатомии и за совет, что книгой надо заняться в первую очередь.
Особая благодарность моему приемному сыну Рори Джеймсу за фотосъемку тенсегрити-моделей в качестве иллюстраций к данной книге и моему сыну Джейкобу Скарру за помощь в процессе фотографирования и подготовки материала. Я также хочу поблагодарить Крис Клэнси, Дональда Ингбера, Джона Шарки, Тео Дженсена и Тома Флемонса за возможность использовать их собственные изображения; Джеральда де Йонга за создание сделанного на заказ изображения его прыгающей сферы; Дона Эдвардса, Хелену Харрисон, Стивена Левина и Тео Янсена за то, что они позволили мне сфотографировать предметы из их коллекций; Марию Гоф за предоставление копии изображения выставки ОБМОХУ 1921 года в высоком разрешении; Витаса СанСпирала за помощь в получении прототипа Super Ball Bot, воспроизведенного в НАСА Эймс/Эриком Джеймсом, с исследованиями, выполненными Витасом Спиралом, Адрианом Агоджино и Джорджем Гороспом из НАСА Эймса, в Лаборатории Dynamic Tensegrity Robotics; Джонатаном Брюсом из Калифорнийского университета в Санта Крус; Дрю Сабельхаус и Алисой Агоджино из Калифорнийского университета в Беркли; Атиль Исчен из Орегонского государственного университета; Джордже Корбел., Софи Милам, Кайле Морсе и Дэвиде Аткинсоне из Университета Айдахо; с моделью, построенной Кеном Калувартсом из Гентского университета.[2]
Я также благодарен Крейгу Невину за эскиз ленты Мёбиуса в области бедра и ноги; Даррену Эйнсворту за объяснение того, как работает копыто лошади; Дэвиду Хоэншурцу-Шмидту и Крису Стэплтону за обсуждение актуальности биотенсегрити в клинической практике; Нику Хеддерли за предоставление информации о раннем конструктивистском искусстве в России; Стивену Дибне за то, что он привлек мое внимание к особому расположению пузырьков на поверхности перемешиваемого в чашке кофе; и любому, кого я случайно не учел. Наконец, пожалуй, самое важное это сотрудники Handspring Publishing, с особой благодарностью Сарене Вольфард, Эндрю Стивенсону, Салли Дэвис и Брюсу Хогарту за их замечательную работу по созданию этой книги.
Биотенсегрити дает исследователям, преподавателям и практикующим специалистам намного более глубокое и, главное, реалистичное понимание человеческого тела, и цель этой книги состоит в том, чтобы начать путь к переосмыслению нашего понимания анатомии и физиологии в свете новых открытий. Подобно тому, как любая часть структуры тенсегрити оказывает влияние на другие ее части, каждая глава данной книги опирается на все остальные следует помнить об этом, чтобы оценить их по достоинству.
В каждой новой сфере всегда стоит вечная дилемма: как сделать так, чтобы было понятно и интересно новичку, который впервые услышал о предмете, и как одновременно не разочаровать тех, кто занимается темой давно и глубоко в нее погружен. Насколько хорошо мне удалось отобразить содержание основных идей и прикладных приложений биотенсегрити в этой книге, судить, конечно же, читателю. Я приложил максимум усилий к поиску такого баланса при написании этой книги, особенно при подготовке расширенного и переработанного второго издания.
Во втором издании в качестве иллюстрации по-прежнему используются простые тенсегрити-модели, а также изображения геометрических паттернов и природных форм, помогающие провести читателя через первопринципы биотенсегрити (которые на самом деле очень просты); при этом в нем содержится и много нового материала, поскольку эта область продолжает развиваться.
Центральный вопрос этой книги, который часто звучит: что такое (био) тенсегрити? Однако эта книга не учебник, транслирующий общепринятые ответы, а в первую очередь личная точка зрения, шаг на пути познания природы живых форм и ключ к лучшему пониманию их физиологии.
Грэхам Скарр,Дипломированный биолог,член Королевского общества биологии (FRSB),член Линнеевского общества (FLS)Стэплфорд, Ноттингемшир, Великобритания,апрель 2018 г.Глоссарий
Агонист мышца, вызывающая движение за счет своей собственной сократительной активации путем создания вращательного момента в суставе
Адгезивная молекула (Молекулы клеточной адгезии) мембранный белок, который соединяет внутренний цитоскелет одной клетки с внеклеточным матриксом или цитоскелетом другой клетки
Актин глобулярный белок (G-актин), который может полимеризоваться в длинные волокна (F-актин), называемые микрофиламентами
Актин-миозиновые двигатели комбинация белков актина и миозина, которые регулируют натяжение в цитоскелете
Альвеола концевая часть дыхательного аппарата млекопитающих в форме пузырька, открывающегося в просвет респираторных бронхиол, отделенная от окружающих капилляров базальной мембраной
Аминокислота одна из 22 органических молекул, в которых одновременно содержатся карбоксильные и аминные группы
Анкирин периферический мембранный белок, связывающий примембранный актин-спектриновый цитоскелет с интегральными мембранными белками
Антагонист функционально «сдерживающая» мышца, которая создает вращательный момент в суставе, противоположный активирующей движение мышце-агонисту
Антипризма полуправильный многогранник, состоящий из двух одинаковых и параллельных многоугольников (оснований), соединенных между собой чередующейся полосой с треугольными гранями
Апериодический (несистематический) нерегулярный, не повторяющийся паттерн
Апоневроз глубокая фасция в виде листа фиброзной ткани, которая имеет большую поверхность и площадь крепления к надкостнице и передает силы натяжения между мышцами
Артериальный конус (Воронка) гладкостенная воронкообразная часть правого желудочка спереди от отверстия легочного ствола в птичьем легком
Аттрактор область фазового пространства, вокруг которой будет стремиться развиваться динамическая система
Ауксетический особое свойство материала, имеющего отрицательное значение коэффициента Пуассона, состоящее в том, что при растяжении (удлинении) материал утолщается, то есть его ширина увеличивается перпендикулярно приложенной силе (в отличие от типовых материалов с положительным коэффициентом Пуассона, которые при удлинении истончаются)
Базальная мембрана внеклеточный матрикс, отделяющий соединительную ткань от клеток различного генеза (эпителиальных, мышечных и т. д.)
Бедренная кость
Бедренно-менисковый сустав сочленение между бедренной костью и менисковыми хрящами
Большеберцовая кость
Вектор геометрическое понятие, обозначающее направленный отрезок, который имеет как величину, так и направление
Вертекс (вершина) точка пересечения сторон и граней многоугольника
Всенаправленный одновременно направленный во все стороны специальный термин, внедренный Б. Фуллером, для подчеркивания отличия синергетической геометрии от стандартной координатной «трехмерности». А) Акцентирует одновременность всех направлений. Б) Отказывается от особого статуса осей координат x, y, z как тех, через которые вторичным образом выражаются (высчитываются) все остальные направления. По своей этимологии и смыслу происходит от теологического «всеприсутствующий» («божественная сущность, присутствующая везде, всегда и одновременно)
Вырождение процесс упрощения системы, в которой один или несколько исходных переменных параметров перестают оказывать влияние на ее поведение, обращаясь в ноль. (Пример: Прямая линия вырожденный частный случай кривой при коэффициенте кривизны, равном нулю.)
Вязкоупругий материал, одновременно обладающий как свойством вязкости (относительного сдвига слоев), приводящей к динамической податливости, так и упругости, приводящей к динамической жесткости, которые в сумме дают непропорционально изменяющийся (нелинейный) во времени и пространстве отклик ткани, зависящий от динамических характеристик приложенной силы
Геодезическая линия кратчайший путь между двумя точками: прямая линия в евклидовом пространстве и кривая линия соответствующего коэффициента кривизны в сферическом и гиперболическом пространстве
Гетерархия многоуровневая организация, где каждая часть влияет на все остальные части во всех направлениях (система, образованная пересекающимися, разнообразными и одновременно сосуществующими структурами управления не только от нижнего к верхнему уровню организации и от верхнего к нижнему, но и на/между одинаковыми уровнями)
Гидрофильный (гидрофильность) способность хорошо впитывать воду
Гироид бесконечно связанная трехпериодическая минимальная поверхность, которая не содержит прямых линий и аккуратно (без выступов за пределы) вписывается в куб
Гленоид неглубокая грушевидная суставная поверхность, расположенная на латеральном углу лопатки, прилегающая к головке плечевой кости
Гликолиз ферментативный процесс последовательного расщепления глюкозы в клетках, сопровождаемый синтезом АТФ
Глицин самая маленькая из всех аминокислот, уникальность которой заключается в том, что она не имеет хирального аналога
Головка плечевой кости
Головоногие класс моллюсков, характеризующий двусторонней симметрией, который включает наутилуса, кальмара и осьминога
Грудино-ключичный сустав
Грудопоясничный отдел переходная зона между жесткой грудной клеткой и подвижным поясничным отделом позвоночника
Деформация материала, объекта, структуры эффект от воздействия силы
Джиттербаг (назван в честь парного танца, популярного в 19401950-е годы) колебательная энергетическая система каскадной ритмической взаимопередачи внутренних сил, описанная Бакминстером Фуллером
Димер сложная молекула, составленная из двух фрагментов более простых молекул (мономеров)
Дистальный (периферический) характеристика расположения частей тела, органов в пространстве и по отношению друг к другу, указывающая на удаление от центра и приближение к периметру
Жидкие кристаллы материал, который может изменять фазу из одного состояния в другое при наличии термического, механического или электрического воздействия
Зазубренность (зубчатость)
Закон Вольфа эмпирическая закономерность, указывающая на способность кости здорового человека или животного адаптации к нагрузкам путем структурной морфологической перестройки (увеличения плотности и прочности кости при увеличении нагрузки и уменьшения плотности и прочности кости при уменьшении нагрузки)
Закон Дэвиса наращивание мягких тканей происходит путем образования новых клеток в ответ на набольшую, но постоянную приложенную силу (растягивание) аналогичен закону Вольфа
Законы Менделя принципы передачи наследственных признаков от родителей к их потомкам.
Иерархия нисходящая организация, где верхний уровень последовательно влияет на все нижеуказанные
Избыточность система, которая содержит больше компонентов, чем это необходимо для выполнения ею данной частной функции; система, которая может использовать структурно разные компоненты и пути для выполнения аналогичных функций
Избыточный неконтролируемый перегиб результат избыточного сжатия материала при изгибании или скручивании, ведущий к коллапсу несущей конструкции и утрате ей несущих свойств
Интерстиций (межтканевое пространство) внеклеточный матрикс между и вокруг клеток, заполненных интерстициальной жидкостью
Информационная РНК форма РНК, которая содержит информацию о первичной структуре белка; синтезируется на основе ДНК и как матрица участвует в синтезе белка
Кадгерин относится к основному классу молекул клеточной адгезии, участвует в механическом соединении клеток друг с другом
Квазикристалл организация атомов или молекул с кристаллическими свойствами (в основном обладающая упорядоченностью), но, в отличие от истинного кристалла, не повторяющая себя в точности во всех направлениях
Квазипериодический в основном повторяющийся паттерн, но содержащий в себе соотношения, соответствующие иррациональным числам, и имеющий элементы непредсказуемости
Кинематика раздел физики, изучающий механическое движение тел, с акцентом на геометрию организации движения (динамические связи, степени свободы, ограничения и т. д.) качественный аспект движения
Kinetics раздел физики, изучающий механическое перемещение тел в пространстве, с акцентом на силы и массы количественный аспект движения
Ковалентная связь прочная химическая связь между двумя атомами за счет пары электронов, принадлежащих одновременно обоим атомам
Коленная чашечка
Крестцово-бугорные связки жесткие соединительные ткани между крестцом и седалищными буграми
Крестцово-остистая связка прочная треугольная связка, верхняя точка которой прикрепляется к седалищной кости сбоку, а основание соединятся с крестцом и копчиком
Крестцово-подвздошный суставное соединение между позвоночником и тазом
Ламели продолговатые пластины, отличительными признаками которых являются упругость и малая индивидуальная подвижность в составе структуры
Лента Мёбиуса односторонняя поверхность, образованная путем скручивания одного конца полосы и соединения ее с другим концом
Лобок (лобковое сочленение) соединение между двумя лобковыми костями в передней части таза
Локтевая кость
Лопатка
Мезенхима эмбриональная ткань, которая образуется между энтодермой и эктодермой
Мезенхимальная клетка подвижные клетки, которые могут свободно перемещаться внутри биологических тканей и между ними, например, фибробласты и остеобласты
Мезокинетический новый термин, заменяющий мышечно-костную дихотомию и включающий в себя кости, мышцы и соединительные ткани в объединенном интегральном динамическом поведении, регулирующем биомеханический гомеостаз через адаптивную подстройку параметров жесткости и податливости структуры в целом