Aparición
del concepto Biomecánica
El avance con respecto al cuerpo humano ha aumentado exponencialmente en los
últimos años, una razón de este avance ha sido, según indica Izquierdo
(2008), la colaboración de cuatro ramas de la ciencia: la Medicina, la
Biología, la Física y la Ingeniería.
Los aportes de estas ramas no se han generado de forma aislada y cuando
consideramos la interacción de la biología y la física (específicamente el
área de la mecánica) nos encontramos con el concepto de biomecánica. Una de
las definiciones ampliamente conocida y aceptada es la que nos entrega Atwater
en 1880 (citado por Aedo y Bustamante, 2012) en la que indica que la
biomecánica son los: “Fundamentos y métodos de la mecánica aplicados a la
estructura y función de los sistemas biológicos” (p. 64).
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1. Monumento a Leonardo Da Vinci. Piazza della Scala, Milán, Italia. Foto:
Colección RG y TG, 2014
A pesar que en la práctica la aplicación intuitiva de los principios
biomecánicos comenzó a utilizarse desde que el ser humano interacciona con el
medio (Gutiérrez, 1999). Biomecánica es un concepto moderno que no parece
introducirse en la literatura hasta el siglo XX. “La cinesiología supone el
antecedente y punto de referencia a partir del cual se ha desarrollado la
biomecánica deportiva” (Gutiérrez, 1999, p.24). Y los primeros indicios de
la Cinesiología se pueden identificar con Aristóteles (384-322 a.C.) en sus
tratados de Análisis de las partes, movimientos y progresión de los
animales. Estos dos conceptos, biomecánica y cinesiología, han sido
ampliamente estudiados y discutidos respecto de sus orígenes y alcances, mas no
nos interesa hacernos parte de esta discusión en esta ocasión.
Sabemos que durante el siglo XX el concepto de biomecánica comienza a
utilizarse, especialmente después de la primera guerra mundial, en estudios
orientados a la mejora de prótesis y rehabilitación y posteriormente en
aplicaciones orientadas a la actividad física y el deporte (Gutiérrez, 1999).
Se puede indicar que una de las primeras publicaciones del área de la
cinesiología y biomecánica “orientada hacia la actividad física fue el
libro the Special Kinesiology of Educational Gymnastic, escrito por Posse
a finales del siglo XIX”. (Gutiérrez, 1999, p.26). Luego de este, y hasta
nuestros días son bien conocidos los textos cada vez más especializados en la
materia. No es el objeto de este artículo mencionarlos.
Sin embargo, existen aplicaciones de la biomecánica desarrolladas incluso antes
de que el concepto mismo se materializara, estas suponen los primeros
antecedentes del área, y sabemos que en este proceso han participado diversas
mentes que desde distintas veredas del conocimiento han realizado valiosos
aportes.
Los estudios de estos personajes han significado los cimientos para el
conocimiento actual. Siendo uno de estos: Leonardo da Vinci (1452-1519) al cual
se le atribuyen las primeras observaciones sistemáticas y científicas sobre
anatomía y movimiento humano, entre otros fascinantes estudios vinculados al
arte, ingeniería, guerra, y arquitectura (Bachs, 2003).
Los
tiempos de Leonardo
Leonardo da Vinci (1452-1519): Nace en Vinci, Italia el 15 de abril de 1452, no
pertenece a una familia acomodada y gracias a su talento en el dibujo y a los
contactos de su padre, es enviado como aprendiz al prestigioso taller del pintor
Andrea del Verrocchio en Florencia. Desde los comienzos el joven talentoso se
caracteriza por su virtuosismo, pero también por su interés en diversas áreas
(Zöllner, 2004).
Los aportes de Leonardo aparecen en el renacimiento, periodo en el que se
recuperan los valores de la antigüedad clásica, y en que se rompe con las
ideas de la realidad como reflejo de la divinidad, “la diferencia esencial
respecto al periodo medieval es la nueva concepción de la realidad como
referente analizable científicamente” (Bachs, 2003, p.70). Esta diferencia
supone el primer acercamiento a la biomecánica, si observamos la definición de
Zatsiorski (1988) (citado por Aedo y Bustamante, 2012) en que indica: “La
biomecánica es la ciencia de las leyes del movimiento mecánico en los sistemas
vivos” (p. 64). Nos damos cuenta de que es incompatible con una cosmovisión
teocéntrica, y por ello el renacimiento es en muchos aspectos la puerta hacia
el mundo científico, donde la perspectiva humanista es la llave hacia los
conocimientos.
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2. Il Vitruvio. Muestra Il Genio di Leonardo Da Vinci. Asís, Italia. Foto:
Colección RG y TG, 2014
La relevancia que adquiere el hombre, es fundamental para que hoy comprendamos
la vida de la forma en que lo hacemos. Leonardo fue protagonista de este proceso
que es imposible de dimensionar para nosotros. En el renacimiento cambia el
centro del mundo, de lo divino hacia el hombre, es un proceso de incertidumbre,
inexplorado, en el que aparece un nuevo tipo de individuo cuyo poder no está
sujeto a las regulaciones y rangos de la sociedad antigua si no que depende de
la función que cumple en la sociedad (Villoro, 2010).
Leonardo comprendía esto y dedicó sus esfuerzos al estudio de áreas diversas
y en especial de los movimientos humanos para aplicarlos en sus propias áreas
de estudio (arte, ingeniería, arquitectura) Y formarse de este modo un nombre y
posición en la sociedad
Para entregar el valor que corresponde a los estudios de Leonardo es preciso
comprender el contexto científico en el que se desenvolvía. A continuación se
presenta un esquema temporal con hitos pertinentes a los temas que estudió
Leonardo en función de la Biomecánica.
Figura
1. Hitos científicos posteriores a Leonardo da Vinci relacionados
a sus aportes biomecánicos
La
biomecánica de Leonardo
Como hemos mencionado Leonardo no es contemporáneo al concepto de biomecánica,
sin embargo, podemos identificar varios estudios relacionados con ésta y que
representan aportes significativos al área.
Para reflexionar sobre sus trabajos es preciso analizar sus manuscritos y
códices, en los cuales es posible encontrar ideas acabadas y otras que no
lograron término. Analizaremos, desde la perspectiva de la biomecánica
moderna, algunos de los proyectos ideados por Leonardo, la mayoría de los
cuales nunca se llevaron a cabo.
Según Nieto (1982) (citado por Aedo y Bustamante, 2012, p.64) la biomecánica:
“se ocupa de los sistemas biológicos, en particular del ser humano,
utilizando conceptos, métodos y leyes procedentes de la mecánica” (p.64).
Por esta y otras definiciones modernas en las que se enfatiza el concepto de la
mecánica, es que comenzaremos analizando los aportes a la mecánica realizados
por Da Vinci, describiendo algunas de las maquinas creadas por él, ya que “fue
el primero en concebir el diseño de máquinas como un refinado instrumento de
análisis y de investigación (…) simulando a través de imágenes estáticas
la transmisión concatenada de los movimientos a través de los diversos
componentes mecánicos” (Laurenza, Taddei y Zanon, 2006, p.9).
Máquinas para volar: para lleva a cabo esta ambiciosa empresa Leonado realiza
un proceso metódico de observación del movimiento de las alas de las aves y de
sus trayectorias, describiendo y dibujando sus conclusiones, este proceso de
observación sistemática, se repetirá a lo largo de los trabajos de da Vinci y
representa un nexo importantísimo con la medición de variables en
biomecánica, Izquierdo (2008) indica que: “una de las primeras operaciones
que se deben realizar en una disciplina como la Biomecánica de la actividad
física y el deporte es el proceso de observación y descripción del cuerpo
humano” (p. 56). Leonardo no se limitó solo a las aves en su estudio para
entender la mecánica del vuelo, sus proyectos se sustentan en la anatomía
humana y sus proporciones, también en el comportamiento de los pesos y las
características dinámicas y cinemáticas del movimiento, ya que los proyectos
siempre contemplaron pilotos.
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3. Autorretrato. Muestra Il Genio di Leonardo Da Vinci. Asís, Italia. Foto:
Colección RG y TG, 2014
Estudió los potenciales dinámicos del cuerpo humano, representando distintas
posturas y situaciones espaciales, a fin de descubrir cuáles eran los
mecanismos más eficientes para generar fuerza. En unas de sus máquinas, el ornitóptero,
Leonardo ideo un complejo sistema para aprovechar la fuerza del piloto que
debía desarrollarse con los brazos, los pies y la cabeza (Laurenza et al.,
2006).
Es posible desprender de lo indicado por Laurenza et al. (2006) Que los diseños
de máquinas voladoras pueden clasificarse en tres, los que imitan el movimiento
del batir de las alas de los animales y para lo cual la fuerza aplicada por el
piloto es el motor de movimiento, las que se basan en planear usando las
corrientes de aire y para lo cual Leonardo estudio las fuerzas que aplican a
este modelo afirmando que: “un objeto ofrece tanta resistencia al aire como el
aire lo hace al objeto” (Gutiérrez, 1999, p.6). Y los que dependían de
hélices, que son consideradas por muchos como los primeros prototipos de
helicóptero, dependían teóricamente del esfuerzo combinado de varios sujetos.
Los proyectos de máquinas voladoras de Leonardo, no fueron nunca llevados a
cabo por este, a pesar de que en sus manuscritos hay evidencia de la
planificación de las circunstancias en la que se desarrollaría la prueba de
vuelo. El aspecto más relevante para la biomecánica es la forma en que
Leonardo se acerca a las ideas de los potenciales dinámicos del hombre y a las
característica físicas del aire (Laurenza et al., 2006).
Es muy probable que Leonardo fuese consciente de lo fantasioso que parecía la
idea de volar, o de los problemas técnicos que representaban estas máquinas,
sin embargo, lo asombroso (como siempre) era lo adelantado que estaba para su
época (Zöllner, 2004).
La curiosidad lleva al genio, a fines de los años ochenta, a dedicarse de forma
exhaustiva y siempre sistemática, al estudio de la anatomía y fisiología
humana, lo hace tomando medidas durante meses a dos jóvenes, tratando de
entender las relaciones de proporción de sus cuerpos y al mismo tiempo
basándose en el único registro de proporcionalidad humana del que se tenía
registro: La figura del hombre perfecto de Vitruvio (Zöllner, 2004).
Desarrollada por el arquitecto e ingeniero Vitruvio en tiempos del imperio
romano, en la cual describe las proporciones de los segmentos del cuerpo
inscribiéndolo en una circunferencia y un cuadrado, llegando a conclusiones
como que el centro natural del cuerpo humano es el ombligo y que la medida de la
talla y la envergadura son iguales (Vitruvio, 2008). Muchos estudiosos
intentaron interpretar los escritos de Vitrubio, pero al inscribir a un sujeto
en un círculo y un cuadrado concéntricos manos y piernas se desproporcionaban,
Leonardo a partir de sus estudios empíricos corrige este error estableciendo la
relación correcta entre el cuadrado y círculo, no concéntrica, para que las
relaciones anatómicas se mantuvieran perfectamente (González, 1995).
El estudio de las proporciones corporales queda detallado en su Tratado de
pintura, en el que incluye muchísimas notas de este tipo: “El cubito es
la cuarta parte de la altura de un hombre y equivale a la anchura máxima de los
hombros” (González, 1995, p.286).
Por supuesto el interés de Leonardo está supeditado al igual que el del resto
de los artistas de la época, a utilizar los conocimientos anatómicos para ser
aplicados en la pintura, nadie, sin embargo, llego a ser tan riguroso como él,
los artistas de la época basaban sus obras en las creencias de la edad media
sobre el cuerpo humano, Leonardo al recibir la educación tradicional también
lo hacía, pero con forme pasaban los años cuestiono estas ideas, basándose en
sus estudios posteriores de cadáveres diseccionados (Zöllner, 2004). E
investigando si los músculos se dilatan o contraen por cada actitud o
movimiento, haciendo notas como que desde el hombro al codo el brazo aumenta su
diámetro si se flexiona, pero que el segmento desde el codo hasta la mano no
sufre engrosamiento por la flexión del brazo (González, 1995). En este relato
se observa un esbozo de análisis del movimiento de flexión de codo y como la
musculatura está relacionada. Leonardo habla probablemente de una contracción
isotónica concéntrica del bíceps braquial, con el antebrazo en supinación.
Nosotros sabemos que las articulaciones se adaptan a las condiciones mecánicas
que les son impuestas por la actividad muscular, y que el cambio en el diámetro
muscular depende de cuál es la musculatura agonista en ese movimiento
(Gutiérrez, 1999).
Otro apunte que llama la atención en su tratado de pintura es el siguiente: “cuando
el brazo se pliega en ángulo con el codo genera alguna suerte de ángulos,
cuanto más agudo sea este ángulo más cortos resultarán los músculos
comprendidos en él; aunque los músculos opuestos crecerán en longitud”
(González, 1995, p.294). Leonardo se está refiriendo a la musculatura agonista
y antagonista del movimiento mencionado.
Describe los movimientos de la mano clasificándolos en diez: “hacia delante y
hacia atrás; a la derecha y a la izquierda; movimiento circular; hacia arriba y
hacia abajo; cerrar y abrir, dilatación-restricción de sus dedos”
(González, 1995, p.294).
En estos vemos que considera los movimiento de la articulación de la muñeca y
de los dedos (metacarpofalángicas e interfalángicas), Actualmente se han
estandarizado los movimientos desde la posición anatómica de referencia, y
respecto al estudio de los movimientos de la mano de da Vinci podemos indicar la
analogía a los movimientos de la muñeca: flexión, extensión,
hiperextensión, flexión radial, flexión ulnar y circunducción; respecto a la
metacarpofalángicas: flexión, extensión, hiperextensión, abducción,
adducción y circunducción; y respecto a la interfalángicas: : flexión,
extensión e hiperextensión (Izquierdo, 2008).
Detalla de la misma forma movimientos del hombro, la cabeza, la espalda y las
piernas. También agrega ideas que pueden asociarse al efecto de la gravedad
sobre el cuerpo, y como los músculos trabajan en contra de ella o en ocasiones
utilizándola, al indicar que el propio peso de la persona basta para moverlo
hacia abajo. También describe que el hombre al saltar genera una energía mayor
que la que necesita para sostenerse en pie y en oposición al suelo (González,
1995). Podemos desprender de esta idea que Leonardo es capaz de intuir que el
peso se comporta como una fuerza y que algo ejerce el suelo sobre el hombre,
estas podrían bien ser ideas previas a lo postulado en la tercera ley de Newton
(siempre que un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, el segundo ejerce una
fuerza sobre el primero de igual magnitud y sentido opuesto (Gutiérrez, 1999).
Sin embargo Leonardo no profundizo en este aspecto.
Otras de sus referencias hacen alusión a los principios de estabilidad,
específicamente al hecho que al variar la base de sustentación el centro de
gravedad debe modificar su posición para mantener la estabilidad y el
equilibrio (Izquierdo, 2008). Como apreciamos en la siguiente nota:
Cuando la figura se carga sobre un solo pie, este pie se convierte en el
centro del peso superpuesto. Siendo así, el centro de los hombros se alza
fuera de su línea perpendicular, y esta línea se tuerce en su extremo
superior, por encima del pie que soporta el peso del cuerpo. Así, las líneas
transversales, forzadas a mantener ángulos iguales, disponen sus extremos
más bajos en el lado que reposa.
(Gonzáles, 1995, p.297)
Siguiendo con estas ideas explica también que un hombre no puede ponerse de pie
sin usar sus brazos si la parte del cuerpo que está por delante del apoyo del
pie pesa menos que la que queda por detrás. (González, 1995). Idea que hace
referencia a la ubicación del centro de gravedad con respecto a la base de
sustentación.
Describe distintos desplazamientos concluyendo que el hombre debe inclinar su
peso hacia la dirección en la que avanza, y que si lo hiciese de modo contrario
frenaría su desplazamiento hasta detenerse si el “ímpetu” conque si
inclina hacia atrás, es decir un “ímpetu negativo” iguala la fuerza que lo
empuja, anulándose estas fuerzas (González, 1995).
Otra idea a la que se adelantó Leonardo es el principio cinético de los
segmentos unidos, el que indica, en términos generales, que la sumatoria
coordinada y de forma secuencial o simultánea de los segmentos corporales
resulta en una fuerza aplicable a un objeto externo mayor que la de los
segmentos por separado (Izquierdo, 2008). Leonardo denuncia que un golpe será
más eficiente si involucra el movimiento de todo el cuerpo, y no solo el del
brazo, de esta forma si el sujeto recorre un mayor espacio con la fuerza
acumulada de sus segmentos, tanta mayor fuerza ganará frente al objeto que la
impide (González, 1995).
Los estudios de la anatomía humana se interrumpen una y otra vez por los
encargos de los mecenas, pero son nuevamente retomados, cada vez con mayor
profundidad, lo que se tradujo en una serie de dibujos y bocetos de la
musculatura y el sistema óseo, que contienen un gran nivel de detalle, además
de análisis de las funciones musculares para entender el aparato locomotor
humano como se ha expuesto. “Los estudios de Leonardo fueron durante siglos
los dibujos anatómicos más exactos de que se disponía(…) y estaban tan por
delante de su tiempo que no encontraron ninguna aplicación concreta en la
praxis médica” (Zöllner, 2004, p.86).
Leonardo logra transferir sus estudios a sus obras, al incluirles dinamismo,
esto lo posiciona como uno de los más grandes artistas en su época y de todos
los tiempos, un ejemplo de esto es el retrato de Cecilia Gallenari
(1488-1490) en la que el giro de la cabeza respecto al tronco y la sutil
tonicidad muscular que esto genera es particularmente perceptible (Zöllner,
2004).
En la actualidad sus estudios siguen siendo analizados en las escuelas de arte,
pero no sólo es considerado un aporte a esta área, como hemos visto sus
investigaciones ha sido un aporte fundamental a la biomecánica, un concepto que
se desarrolló cabalmente siglos después de su muerte, situación que refleja
su talento y genialidad.
Bibliografía
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Izquierdo,
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Vitruvio,
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Zöllner,
F. (2004). Leonardo. Madrid: Taschen.
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EFDeportes.com, Revista
Digital · Año 20 · N° 213 | Buenos Aires,
Febrero de 2016
Lecturas: Educación Física y Deportes - ISSN 1514-3465 - © 1997-2016 Derechos reservados
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