Tube feet dynamics drive adaptation in sea star locomotion

管(容器) 爬行 适应(眼睛) 动力学(音乐) 地质学 控制理论(社会学) 地面运动 机械 星星 两足动物 大地测量学 物理 模拟 接触动力学 粘附 计算机科学 摄动(天文学) 流离失所(心理学) 变形(气象学) 张力(地质) 生物力学 海龟
作者
Amandine Deridoux,Sina Heydari,Stanislav. N. Gorb,Eva Kanso,Patrick Flammang,Sylvain Gabriele
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [National Academy of Sciences]
卷期号:123 (3): e2509681123-e2509681123
标识
DOI:10.1073/pnas.2509681123
摘要

Sea stars use hundreds of tube feet on their oral surface to crawl, climb, and navigate complex environments, despite lacking a central brain. While tube foot morphology and function as muscular hydrostats are well described, the mechanisms that coordinate their collective dynamics remain poorly understood. To investigate these dynamics, we employed an optical imaging method based on frustrated total internal reflection (FTIR) to visualize and quantify tube foot adhesive contacts in real time in the species Asterias rubens across individuals spanning a wide size range. Our results reveal an inverse relationship between crawling speed and tube foot adhesion time, indicating that sea stars regulate locomotion by modulating contact duration in response to mechanical load. To test this, we conducted perturbation experiments using 3D-printed backpacks that increased body mass by 25 and 50%, along with biomechanical modeling of decentralized feedback control of the tube feet. The added load significantly increased adhesion time, supporting the role of a load-dependent mechanical adaptation. We further investigated inverted locomotion, both experimentally and through simulation, and found that tube feet adjust their contact behavior when the animal is oriented upside down relative to gravity. Together, these findings demonstrate that sea stars adapt their locomotion to changing mechanical demands by modulating tube foot–substrate interactions, revealing a robust decentralized control strategy in a brainless organism and highlighting general principles of distributed control in biology and soft robotics.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
ccc1429536273完成签到,获得积分10
刚刚
干净寄松完成签到,获得积分10
1秒前
linzx009发布了新的文献求助10
3秒前
Gogoal完成签到,获得积分10
3秒前
荣宝完成签到 ,获得积分10
10秒前
x9816完成签到,获得积分10
11秒前
LEO2025完成签到 ,获得积分10
12秒前
墨林云海完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
莫歌完成签到 ,获得积分10
15秒前
杰粉完成签到 ,获得积分10
16秒前
cata完成签到,获得积分10
16秒前
linxc07发布了新的文献求助10
16秒前
aajhajkahna举报猕猴桃求助涉嫌违规
18秒前
正直无极完成签到,获得积分10
20秒前
什么瑄完成签到 ,获得积分10
20秒前
chuanan完成签到,获得积分10
23秒前
Voiceless完成签到,获得积分10
23秒前
ghost202完成签到,获得积分10
23秒前
时2完成签到,获得积分10
23秒前
执念完成签到,获得积分10
26秒前
rkay完成签到,获得积分10
26秒前
冰火完成签到 ,获得积分10
26秒前
倩倩完成签到,获得积分10
28秒前
快到碗里来完成签到,获得积分10
29秒前
Chikit完成签到,获得积分0
30秒前
xiaoxiao完成签到,获得积分10
31秒前
linzx009发布了新的文献求助10
32秒前
33秒前
就很棒的小俊完成签到 ,获得积分10
35秒前
小二郎应助赵悦采纳,获得10
36秒前
上善若水发布了新的文献求助10
39秒前
老实十三完成签到,获得积分10
40秒前
花开四海完成签到 ,获得积分0
44秒前
伍六七完成签到,获得积分10
44秒前
50秒前
2316690509完成签到 ,获得积分10
54秒前
Hello应助linzx009采纳,获得10
55秒前
zz完成签到,获得积分20
59秒前
kathy完成签到,获得积分10
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
核安全综合知识2024版 500
Photothermal Science and Techniques 500
Digital Displacement Hydrostatic Transmission for Rotorcraft and Distributed Propulsion 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7711544
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9267752
关于积分的说明 20067972
捐赠科研通 7288109
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3297250
关于科研通互助平台的介绍 2451795
邀请新用户注册赠送积分活动 2304252