Biomecánica básica. Pedro Perez Soriano
creía que el propósito de la ciencia era explicar la naturaleza, y que las matemáticas proporcionaban un buen modelo para una ciencia bien organizada. Uno de los discípulos de Aristóteles fue Alejandro Magno, lo que influyó en que posteriormente Alejandría fuera un centro de especialización científica (con observatorios y laboratorios de fisiología y anatomía).
Herófilos (~300 a. C.). Médico griego de la Escuela de Alejandría, fue uno de los primeros, junto a Erasístrato de Ceos, en hacer disecciones anatómicas en público, lo que le permitió identificar el funcionamiento de diversos órganos. También practicó vivisecciones en criminales y esclavos condenados a muerte. Sus estudios le permitieron identificar/diferenciar el tendón del nervio, la arteria de la vena, así como identificar que la inteligencia residía en el cerebro y no en el corazón.
Arquímedes (287-212 a.C.). Matemático griego, físico, ingeniero, inventor y astrónomo. Algunas de las aportaciones realizadas por Arquímedes pueden considerarse como el fundamento de la mecánica teórica. Entre otras, pueden citarse las leyes de la palanca y la solución a los problemas relacionados con la determinación del centro de gravedad (de aplicación actual en la determinación de la composición de los cuerpos). Es también reconocido por haber diseñado innovadoras máquinas, incluyendo armas de asedio y el tornillo de Arquímedes que lleva su nombre.
Entre sus contribuciones relevantes destaca lo establecido en su tratado sobre “Cuerpos flotando”, donde describe los principios hidrostáticos que gobiernan el comportamiento de los cuerpos en el agua, y que hoy en día se siguen aplicando, por ejemplo, en el estudio biomecánico de la natación (figura 4).
Figura 4. Fuerzas analizadas en el estudio biomecánico durante el nado (extraído de Llana y Pérez. En Izquierdo, 2008).
Galeno (129-201). Su principal contribución estuvo orientada hacia el estudio del músculo. Fue nombrado físico por el colegio de gladiadores a los 28 años, llegando probamente a ser considerado como el primer médico de equipo, por su trabajo con los gladiadores del monarca de Pérgamo. Durante este período practicó cirugía y dietética con los gladiadores, lo que le permitió obtener un sustancial conocimiento sobre el movimiento humano.
En su obra “De Motu Musculorum” estableció la diferencia entre nervios motores y sensitivos, así como también entre músculos agonistas y antagonistas. También destaca su obra “Methodo medendi” (Sobre el arte de la curación), la cual ejerció una enorme importancia en la medicina durante quince siglos.
2.2. Edad Media: 200-1450
Durante este período las contribuciones a la biomecánica, al igual que en otras áreas de conocimiento, fueron prácticamente nulas. Fue un período donde el desarrollo espiritual y el de la religión anularon el desarrollo científico. Prácticamente, hasta Santo Tomás de Aquino (1225-1274) no se integró la filosofía aristotélica en las creencias cristianas.
2.3. Renacimiento Italiano: 1450-1600
Tras un período de oscuridad a nivel científico, el renacimiento italiano se caracterizó por la libertad de pensamiento, que posibilitó el resurgimiento de la filosofía, la literatura y el arte de la antigua Grecia. El caos político del s. XV en Italia proporcionó el retroceso para la erupción de las libertades intelectuales y morales, donde la autoridad de los ancianos sustituyó a la autoridad de la iglesia. En esta época, representaciones y dibujos del movimiento florecieron rápidamente en el arte griego y romano, destacando en esta época artistas como Da Vinci, Miguel Ángel y Maquiavelo.
Las principales contribuciones a la biomecánica durante esta época fueron: el retorno al trabajo científico, el desarrollo de las bases de la anatomía moderna y la fisiología, y el estudio conjunto del movimiento y la actividad muscular. Entre sus principales figuras destacan:
Leonardo Da Vinci (1452-1519). Calificado habitualmente como artista, ingeniero y científico (figura 5), se interesó especialmente por la estructura del cuerpo humano, en su relación con el movimiento, en el estudio del centro de gravedad y el equilibrio, y en la acción e interacción de los músculos.
Entre sus principales contribuciones a la mecánica destaca:
1) La descripción del “paralelogramo” de fuerzas
2) Estudió la fricción o rozamiento y cuestionó la relación de Aristóteles entre la fuerza, peso y velocidad en la caída libre.
3) Preparó la tercera ley de Newton en su análisis del vuelo de los pájaros (aunque la mecánica de Da Vinci no describió o conceptualizó la aceleración, inercia o masa en comparación con el peso).
Además, planteó la importancia y utilidad de la mecánica, describiendo la mecánica de la bipedestación, de la marcha, del ascenso y descenso, del salto y de la posición sentada, con datos científicos y representaciones de los músculos individuales (con inserciones y sus interacciones). A diferencia de la aportación de Galeno, comentada anteriormente, los estudios de Da Vinci se caracterizaron por la verificación y la experimentación.
Leonardo también fue un escritor muy prolífico y la mayoría de sus apuntes resultaban prácticamente inteligibles, por lo que la mayoría de ellos no se publicaron hasta dos o tres siglos después de su muerte, limitándose su influencia en vida a un pequeño círculo de amistades.
Copérnico (1473-1543). Fue matemático, astrónomo, jurista, físico, clérigo católico, gobernador, administrador, líder militar, diplomático y economista. Como astrónomo formuló la primera teoría heliocéntrica del sistema solar en su libro “De revolutionibus orbium coelestium“ (de las revoluciones de las esferas celestes), siendo el punto inicial o fundador de la astronomía moderna y pieza clave en lo que se llamó la Revolución Científica en la época del Renacimiento. Copérnico pasó cerca de 25 años trabajando en el desarrollo de su modelo heliocéntrico del universo, siendo difícil que en aquella época los científicos lo aceptaran, ya que suponía una auténtica revolución.
Vesalio (1514-1564). Basó sus estudios anatómicos en la observación directa y en la práctica quirúrgica, rechazando algunos errores anatómicos presentes en obras anteriores, y aportando nuevos descubrimientos, revolucionó los círculos de la época llegando a ser considerado el fundador de la anatomía moderna. Declaró que la anatomía humana podía ser aprendida únicamente con la disección y observación del cuerpo humano. En este sentido, cambió la filosofía Galena que había dominado durante 1300 años, aunque adoptó la teoría del “Spiritus Animalis” como causa de la contracción muscular y aportó la idea de la función motor/espiritual del cerebro. Su obra más representativa fue “De humani corporis fabrica libris septem” (figura 6), y entre sus aportaciones más importantes en la contracción muscular destaca la descripción de la longitud y grosor del músculo, la estructura (fibras y ligamentos) y las propiedades de la contracción muscular.