O movimento é fundamental para a vida humana e animal, emergindo através da interação de neurônios complexos, muscular, e sistemas esqueléticos. OpenSim é um software de código aberto que reúne modelos e métodos de última geração da biologia, neurociência, mecânica, robótica, e ciência da computação para criar simulações de movimento rápidas e precisas baseadas na física. O OpenSim complementa os experimentos computando as forças musculares e outras quantidades que são difíceis de medir, e permite a previsão de movimentos como locomoção bípede em ancestrais humanos e adaptações neuromusculares a exoesqueletos ou cirurgias ortopédicas. Crédito:Seth et al.
Um simulador de movimento de código aberto que já ajudou a resolver problemas na medicina, paleontologia, e a locomoção animal foi expandida e melhorada, de acordo com uma nova publicação na revista de acesso aberto PLOS Biologia Computacional . O software, chamado OpenSim, foi desenvolvido por uma equipe da Universidade de Stanford, liderado pelos primeiros autores Ajay Seth, Jennifer Hicks, e Thomas Uchida, com contribuições de usuários de todo o mundo. O novo artigo analisa a ampla gama de aplicativos do software e descreve as melhorias que podem aumentar ainda mais sua utilidade.
Os principais desafios na criação de movimentos "in silico" incluem formular as equações matemáticas subjacentes e garantir que a solução seja precisa ao calcular variáveis que são difíceis de medir experimentalmente, como o consumo metabólico de músculos individuais e o alongamento e recuo dos tendões durante o movimento. Modelos baseados na física permitem a previsão de novos movimentos, tanto adaptativos quanto desadaptativos, como o excesso de rotação do quadril em resposta à fraqueza muscular da perna. OpenSim combina métodos de biologia, neurociência, mecânica, e robótica para enfrentar esses desafios e criar simulações de movimento rápidas e precisas.
O OpenSim já foi usado para determinar se o Australopithecus afarensis tinha força de preensão suficiente para fazer certas ferramentas, com base em descobertas de ossos fossilizados; desenvolver estratégias para prevenir lesões no tornozelo durante o desempenho atlético; e otimizar um dispositivo robótico vestível para saltos longos. Aplicações adicionais incluem a previsão dos padrões de locomoção de espécies extintas e o planejamento de cirurgias de alongamento de tendões para crianças com paralisia cerebral.
Melhorias recentes incluem adição de modelos mais precisos de dinâmica muscular, cinemática da junta, e dispositivos assistivos, que auxiliará nos estudos de reabilitação; a capacidade de criar estudos personalizados combinando ferramentas existentes de novas maneiras; ferramentas para importar dados de captura de movimento para testar simulações contra experimentos; e ferramentas de visualização modernas para criar animações de movimento perspicazes.
"O software é como um canivete suíço para o cientista do movimento, ", disseram os autores principais." Ele permite que os pesquisadores sem nenhum conhecimento especial em biomecânica realizem simulações poderosas e precisas para testar hipóteses, visualizar soluções para problemas, e comunicar ideias. Porque incorpora décadas de pesquisa sobre como os humanos e outros animais se movem, e está constantemente sendo aumentado e aprimorado pela comunidade de usuários de muitos campos diferentes, O OpenSim pode acelerar descobertas em qualquer campo em que o movimento biológico desempenhe um papel. "
