猫の立ち直り反射

猫の立ち直り反射は、猫が転倒したときに足で着地するために方向転換する生来の能力です。立ち直り反射は生後3～4週で現れ始め、生後6～9週で完成します。^[1]猫が立ち直り反射を行えるのは、非常に柔軟な背骨を持ち、機能的な鎖骨を持たないためです。尻尾が役立っているようですが、尻尾のない猫にもこの能力があります。猫は主に足を動かして背骨を特定の順序でひねることで方向転換するからです。^[2]

猫はこの反射の最も有名な例ですが、空中で立ち直る能力を持つことが知られている動物は猫だけではありません。同様の現象はウサギ^[3] 、ネズミ^[4] 、トカゲ^[5]、特定の無脊椎動物の尾を持つ節足動物（ナナフシなど）など、他の小型脊椎動物でも観察されています。

猫は視覚または前庭器官（内耳）で上から下を判断した後、正味の角運動量を変えずに体をひねって下を向くことができます。これは、次の重要なステップで達成されます。

1. 体の前半部が後半部とは異なる軸を中心に回転するように、真ん中で曲げます。
2. 前足を折りたたんで体の前半部の慣性モーメントを減らし、後ろ足を伸ばして体の後半部の慣性モーメントを増やすことで、体の前半部を最大 90 度回転させ、後半部を反対方向に 10 度ほど回転させることができます。
3. 前足を伸ばして後ろ足を折りたたむと、後ろ半分がより大きく回転し、前半分は反対方向にあまり回転しなくなります。

猫の柔軟性と初期の角運動量（もしあれば）に応じて、猫は180度の回転を完了するためにステップ2と3を繰り返し実行する必要がある場合があります。^{[6] [7] [8]}

立ち直り反射に加えて、猫には落下によるダメージを軽減する他の特徴がある。猫は体が小さく、骨格が軽く、毛が厚いため、終端速度が遅くなる。落下中、猫は体を広げて抗力を高める。^[9]平均的な体格の猫が手足を伸ばした場合の終端速度は約 60 mph (97 km/h) で、平均的な体格の男性の終端速度の約半分である。男性の終端速度は約 120 mph (190 km/h) である。^{[10] 2003 年の猫の}高所恐怖症に関する研究では、猫は「最大速度に達した後、衝撃が体全体に均等に分散されるように、手足を水平に向ける」ことがわかった。^{[11] : 311}

猫は立ち直り反射により、着地時に無傷であることが多い。しかし、常にそうであるとは限らず、猫は極端に落下すると骨折したり死亡したりすることもある。1987年にアメリカ獣医学会誌に発表された研究では、ビルから転落したあとニューヨーク動物医療センターに運ばれた132匹の猫について、高さ7階までは猫1匹あたりの負傷が高度とともに正に増加し、その高さで負傷が減少することが明らかになった。1匹の猫は40階から落下しても負傷せず、天蓋からプランターに跳ね返ったようだった。^[12]研究の著者らは、5階から落下した後、猫は終端速度に達し、その時点で力を抜いて体を広げ、抗力を増加させたと推測している。しかし、研究の批評家は、高さが増すにつれて死亡率が減少するという結論に生存者バイアスのため疑問を呈している。即死につながった転落は、死亡した猫を獣医に運ばれることはないため、研究には含まれていない。 ^[12] 2003年に119匹の猫を対象に行われた研究では、「7階以上からの落下は、より重度の傷害と胸部外傷の発生率の上昇に関連している」という結論が出ています。^[13]

• 猫の転倒問題- 猫の立ち直り反射の物理的性質を説明する数学的問題
• 高所症候群– かなりの高さから落ちたことで猫が負う怪我を指す獣医用語
• バターを塗った猫のパラドックス- 猫の立ち直り反射とバターを塗ったトースト現象という2つの観察のユーモラスな組み合わせ

• Arabyan, A.; Tsai, D. (1998). 「猫の空中立ち直り反射の分散制御モデル」. Biol. Cyber​​n . 79 (5): 393–401. doi :10.1007/s004220050488. PMID  9851020. S2CID  6443644.
• Diamond, J. (1988). 「なぜ猫は9つの命を持っているのか」. Nature . 332 (6165): 586–587. Bibcode :1988Natur.332..586D. doi :10.1038/332586a0. PMID  3357516. S2CID  4241224.
• Gbur, Greg (2019)。Falling Felines と基礎物理学。ニューヘブン、コネチカット州。ISBN 978-0-300-24907-1. OCLC  1122457477.{{cite book}}: CS1 メンテナンス: 場所が見つかりません 発行者 (リンク)
• Laouris, Y.; Kalli-Laouri, J.; Schwartze, P. (1990)。「アルビノラットの空中立ち直り反応の生後発達。正常な発達の定量分析と、首-胴体および胴体-骨盤の回転を防ぐ効果」。行動 脳研究。37 (1): 37–44。doi : 10.1016 /0166-4328(90)90070-U。PMID 2310493。S2CID 10542756  。
• Laouris, Y.; Kalli-Laouri, J.; Schwartze, P. (1990). 「アルビノラットの頭部、胸郭、骨盤の質量の変化が空中立ち直り反応の生後発達に与える影響」。Behav . Brain Res . 38 (2): 185–190. doi :10.1016/0166-4328(90)90016-8. PMID  2363837. S2CID  8325481.

• 猫がいつも足で着地する理由は驚くほど複雑
• 猫の立ち直り反射に関するナショナルジオグラフィックのビデオ
• スローモーションでひっくり返る猫の物理学