EPISTEMOLOGIA DELLA FILOGENESI E DELL’ONTOGENESI DEL PIEDE Dott. I.FUSARO ifusaro@ior.it S.Orsini, S.Smeraldi, C.Bellenghi, M.Rizzi, G.Saffioti, G.Mariani Servizio Recupero e Rieducazione Funzionale

EVOLUZIONE DELLA DONNA EVOLUZIONE DELL’UOMO EVOLUZIONE DELLA DONNA

Lunga storia evolutiva non ancora conclusa Piede uomo In marcia da 300 milioni di anni Condizioni ambientali mutevoli Funzione statica dinamica e cognitiva Organo sempre più perfetto

Processo evolutivo degli ONTOGENESI FILOGENESI Processo evolutivo degli organismi animali (R.Levi Montalcini 2001) Evoluzione biologica dell’embrione (Netter F.H. 1983) PIEDE UOMO

Australopiteco, Primati, dai mammiferi ai Pesci del Devoniano PIEDE UOMO Esperienze specie Homo Abilis, Erectus, Neanderthal, Sapiens specie precedenti Australopiteco, Primati, dai mammiferi ai Pesci del Devoniano

PRE-PODALICA E PODALICA FILOGENESI TAPPE FONDAMENTALI DELL’EVOLUZIONE PRE-PODALICA E PODALICA Pinna ad archipterigio Crossopterigi 350 mln di anni fa Piede pentadattilo Labirintodonti 300 mln di anni fa Piede calcaneare Terapsidi 200 mln di anni fa Piede arboreo Primi mammiferi 80 mln di anni fa Piede prensile Primate arboricolo 40 mln di anni fa Piede portante Australopitecus 2 mln di anni fa Piede antigravitario Homo Sapiens 25-30 mln anni fa

Pinna ad archipterigio dei Crossopterigi FILOGENESI PESCI 1° anello della catena Pinna ad archipterigio dei Crossopterigi Pesce fossile del Devoniano per primo tenta di uscire dall’acqua La sua pinna è il progenitore del piede

ANFIBI 2°anello della catena Piede pentadattilo FILOGENESI ANFIBI 2°anello della catena Piede pentadattilo PROTOTIPO del Piede Asse del gomito e del ginocchio paralleli alla glenoide e al cotile Avambraccio e gamba verticali con asse maggiore trasversale al tronco Escursioni articolari al medio-piede, non tra gamba e piede Spostamento con movimenti rotatori attorno ad un asse trasversale rispetto al tronco: grande dispendio di energia

RETTILI 3° anello della catena Piede calcaneare FILOGENESI RETTILI 3° anello della catena Piede calcaneare Compare la tuberosità calcaneare Arti su un piano parasaggitale rispetto al tronco Spostamento più agevole grazie al sollevamento del tronco

MAMMIFERI 4° anello della catena Piede arboreo FILOGENESI MAMMIFERI 4° anello della catena Piede arboreo Progressivo irrigidimento del tarso Astragalo forma più adatta al mortaio tibio-peroneale Migliore attitudine antigravitazionale Arrampicata sugli alberi

FASI DELL’EVOLUZIONE CRURO-TARSALE FILOGENESI FASI DELL’EVOLUZIONE CRURO-TARSALE Aumento della tibia rispetto al perone Diminuzione degli elementi tarsali Comparsa della tuberosità calcaneare Pesce Anfibio Rettile Mammifero

PRIMATE ARBORICOLO 5° anello della catena Piede prensile FILOGENESI PRIMATE ARBORICOLO 5° anello della catena Piede prensile Arresto dell’evoluzione del piede in senso umano Necessità della vita arboricola Deambulazione saltuaria Capacità prensili Tarso breve dita lunghe I° MTT divaricato e ruotato Struttura e funzioni simili alla mano

Habilis, Ergaster, Erectus, Sapiens AUSTRALOPITHECUS 6° anello della catena FILOGENESI Piede portante Lewis R 1992 Discende dagli alberi dando origine alla specie HOMO attraverso passaggi intermedi Habilis, Ergaster, Erectus, Sapiens

Dominio del territorio Tuberosità calcaneare FILOGENESI HOMO HABILIS VIAGGIO DEL CALCAGNO SOTTO L’ASTRAGALO Dominio del territorio Tuberosità calcaneare Asse longitudinale dell’astragalo più vicino all’asse calcaneo-digitale Perdita dell’indipendenza del I° raggio/ attitudine prensile

HOMO SAPIENS 7° anello della catena Piede antigravitario FILOGENESI HOMO SAPIENS 7° anello della catena Piede antigravitario Sovrapposizione dell’astragalo al calcagno Verticalizzazione del retropiede Torsione ad elica Rettile Mammifero Primate Uomo

Medializzazione della direttrice calcaneo-digitale FILOGENESI HOMO SAPIENS Medializzazione della direttrice calcaneo-digitale Homo Abilis Uomo di Neandertal Uomo moderno Mammifero Primate

FILOGENESI Endurance running and the evolution of Homo, Nature. D.Bramble, D. Lieeberman 2004

FILOGENESI LOCOMOZIONE BIPEDE Non è carattere discriminante del genere Homo Australopithecus ha camminato per 2,5 MA con caratteristiche diverse dall’uomo moderno Cingolo SO Arti superiori Gambe Australopithecus Uomo moderno

FILOGENESI QUAL E’ LO STIMOLO CHE HA PORTATO L’EVOLUZIONE DEL CORPO VERSO L’ANATOMIA MODERNA ? BIPODALISMO Caratteri dell’uomo moderno non tutti funzionali al cammino CORSA Differenziazione della linea umana

EQUILIBRIO E STABILITA’ FILOGENESI CORSA EQUILIBRIO E STABILITA’ MUSCOLATURA POTENTE TEMPERATURA COSTANTE

Per diminuire il dispendio energetico FILOGENESI EQUILIBRIO Per diminuire il dispendio energetico Capo: orizzontale, con ridotto bilanciamento nella corsa Spalle: collegate al capo solo dal trapezio per facilitare la rotazione combinata Arti superiori: di dimensioni ridotte

Per assorbire i contraccolpi Legamento longitudinale FILOGENESI STABILITA’ Per assorbire i contraccolpi Legamento longitudinale Vertebre di maggiori dimensioni Maggiori connessioni sacro-iliaca Inserzione dei glutei sul gran trocantere

Per stabilizzare e potenziare corsa per stabilità del FILOGENESI MUSCOLATURA POTENTE Per stabilizzare e potenziare GLUTEI Grandi e forti Indispensabili nella corsa per stabilità del tronco e potenza

Dissipa il calore con la sudorazione FILOGENESI TERMOREGOLAZIONE HOMO ERGASTER Dissipa il calore con la sudorazione Arti inferiori lunghi per aumentare velocità con aumento lunghezza passi Setto nasale con narici verso il basso per trattenere l’umidità

Energia immagazzinata nella caduta FILOGENESI CORSA Energia immagazzinata nella caduta restituita nella fase di distacco dalla componente elastica muscolo-tendinea Achille e fascia plantare MOLLA si carica sotto l’azione di forze rilascia l’energia immagazzinata

Achille poco sviluppato Arco plantare parziale FILOGENESI AUSTRALOPITHECUS Achille poco sviluppato Arco plantare parziale H. ERGASTER e SAPIENS Achille lungo e elastico

Maggior compito propulsivo FILOGENESI ALLUCE e CORSA Peso del corpo su avampiede Maggior compito propulsivo Struttura ossea più robusta delle altre dita a differenza delle antropomorfe

FILOGENESI CORSA necessaria attività ? discriminante fondamentale

DOPO AUSTRALOPITHECUS passaggio da alimentazione erbivora a carnivora FILOGENESI DOPO AUSTRALOPITHECUS passaggio da alimentazione erbivora a carnivora Cambiamenti comportamentali scheletrici anatomici

VANTAGGI Digeribilità, valore calorico FILOGENESI DIETA CARNIVORA VANTAGGI Digeribilità, valore calorico SVANTAGGI Approvvigionamento cibo, competizione con altri animali CORSA Unica risorsa per sfuggire ai predatori e recuperare cibo prima di costruzione di armi

Non raggiunge alte velocita’ 43 Km/h uomo 110 km/h ghepardo FILOGENESI UOMO CORRIDORE Non raggiunge alte velocita’ 43 Km/h uomo 110 km/h ghepardo Competitivo sulle lunghe distanze per resistenza

Tempo libero per socializzazione e manipolazione FILOGENESI DIETA CARNIVORA Tempo libero per socializzazione e manipolazione Sviluppo intelligenza e creatività Caratteristiche uomo moderno

alimentazione più ricca CONSUMO DEL CERVELLO FILOGENESI VOLUME CEREBRALE > nell‘ uomo > spesa energetica alimentazione più ricca CONSUMO DEL CERVELLO 3% riserve energetiche del corpo, 5 volte più dei muscoli O2 cervello: 20% di tutto l’O2 che respiriamo

L’ontogenesi è una ricapitolazione della filogenesi TEORIA DI HAECKEL FILOGENESI L’ontogenesi è una ricapitolazione della filogenesi Lo sviluppo dell’ uomo è una sintesi dell’ evoluzione della specie cui esso appartiene tramite stadi transitori che rendono l’organismo simile prima ai pesci poi ai rettili ed infine agli uccelli e ai mammiferi Corrispondenze filo-ontogenetiche nello sviluppo del piede

TEORIA DI HAECKEL Struttura del rachide Centrazione dell’anca FILOGENESI Struttura del rachide Centrazione dell’anca Distribuzione metamerica dell’innervazione spinale

TEORIA DI HAECKEL FILOGENESI La filogenesi dell’uomo è anche la storia dell’evoluzione della sua postura soluzione adattiva di fronte ai cambiamenti ambientali In condizioni patologiche (PCI) è possibile ritrovare le tracce delle soluzioni posturali che hanno preceduto la verticalità APOSTURALE MONOPOSTURALE IN FLESSIONE QUADRUPEDICA BIPEDICA

Divisione cellulare, migrazione, apoptosi, differenziazione e crescita ONTOGENESI Lo sviluppo umano inizia con la fecondazione Divisione cellulare, migrazione, apoptosi, differenziazione e crescita ZIGOTE ESSERE UMANO PLURICELLULARE

Differenziazione 3 STRATI GERMINALI ONTOGENESI Dalla 3° settimana: Differenziazione 3 STRATI GERMINALI ECTODERMA ENDODERMA MESODERMA Tessuti connettivi e muscolo-scheletrici

ONTOGENESI MESODERMA laterale FASI DI SVILUPPO DEGLI ARTI abbozzi degli arti inferiori visibili dal 27°-29° giorno L’ accrescimento avviene per proliferazione mesenchimale Dal mesenchima degli abbozzi si originano anche i legamenti e i vasi sanguigni

5a settimana: comparsa dei centri condrali ONTOGENESI FASI DI SVILUPPO DEGLI ARTI 5a settimana: comparsa dei centri condrali Fine 6a settimana: l’intero arto è cartilagineo 7 a settimana: formazione dei raggi digitali Fine 7 a settimana: formazione degli spazi fra i raggi digitali Fine 8a settimana: separazione delle dita

presente in tutte le ossa lunghe dalla 12a settimana ONTOGENESI FASI DI SVILUPPO DEGLI ARTI L’osteogenesi delle ossa lunghe inizia a partire dal centro di ossificazione primario presente in tutte le ossa lunghe dalla 12a settimana l’ossificazione del piede non si completa fino al 20esimo anno di età

ONTOGENESI MIOBLASTI Componente dorsale Componente ventrale FASI DI SVILUPPO DEGLI ARTI I precursori delle cellule miogene migrano nell’arto abbozzato e si differenziano in MIOBLASTI Si aggregano e formano una massa muscolare ampia in ogni abbozzo di arto che si separa in Componente dorsale Componente ventrale

I gomiti sono diretti caudalmente , le ginocchia cranialmente ONTOGENESI FASI DI SVILUPPO DEGLI ARTI All’inizio della 7a settimana gli arti inferiori ruotano medialmente, gli arti superiori ruotano lateralmente di 90° I gomiti sono diretti caudalmente , le ginocchia cranialmente L’arto assume la posizione fetale

ONTOGENESI INNERVAZIONE CUTANEA DEGLI ARTI Durante la 5 a settimana dal plesso lombosacrale si diramano i nervi periferici fino all’estremità dorsale e ventrale degli arti inferiori I nervi seguono gli arti durante il loro accrescimento: questo spiega il decorso obliquo dei nervi che originano dal plesso lombosacrale.

MALFORMAZIONI DEGLI ARTI INFERIORI ONTOGENESI MALFORMAZIONI DEGLI ARTI INFERIORI originano a diversi stadi di sviluppo la malformazione ripercorre la filogenesi

Grazie per l’attenzione