Как слоны управляются со своим хоботом

Для слонов **хобот** — то, чем для нас являются руки. С его помощью животные выполняют множество задач: аккуратно подбирают пучок травы или поднимают груз до 270 кг; втягивают в хобот воду, словно насос, и обливают себя; расчищают путь, обламывают ветви с высоких деревьев и отправляют их в пасть; а ещё трубят. Примечательно, что внутри хобота нет костей. С одной стороны, отсутствие твёрдого остова даёт большую свободу — хобот можно выгибать в любом направлении. Но кость не только ограничивает диапазон движений, она ещё и даёт опору для мышц. Представьте руку без костей — что бы она смогла выполнить?

Мышечная структура хобота отличается от структуры человеческой руки, и многие механизмы там работают иначе. Тем не менее, как показывают авторы статьи в Current Biology из Женевского университета, в движениях хобота прослеживаются закономерности, схожие с теми, что управляют нашей рукой. Учёные прикрепили к хоботам двух африканских слонов датчики движения; по сути они применили метод motion capture, который используют в съёмках фантастических фильмов, чтобы оцифровать пластику актёра и перенести её на виртуального персонажа. Кроме того в исследованиях использовали различные виды томографии, чтобы подробнее описать мышечную анатомию хобота; анатомию изучали у африканских и у азиатских слонов.

Выяснилось, что даже самые сложные приёмы хобота разбиваются на набор простых движений — примерно двадцать основных паттернов. Проще говоря, слоны оперируют чем-то вроде двигательного словаря: комбинируют базовые элементы и тем самым достигают виртуозности в обращении с хоботом. Каждое элементарное движение выполняет отдельный модуль, на которые функционально разбит хобот. Например, когда слон тянется за предметом перед собой, хобот удлиняется не целиком, а последовательно — сегмент за сегментом, от основания к кончику. Аналогично, поднимая предмет с земли, он сгибается тоже «по частям».

Для многих манипуляций хоботу требуется опора — той самой кости не существует. Тогда определённый сегмент сильно напрягается, уплотняется и временно становится жёсткой подпорой для остальной части хобота. Получается нечто вроде псевдосустава — временного локтя или запястья.

В перспективе новые данные о работе слоновьего хобота могут помочь разработчикам мягких роботов: такие устройства должны сочетать высокую гибкость, способность сжиматься и расширяться и при этом при необходимости становиться прочными — и устройство хобота может подсказать пути решения этой задачи.