고양이의 정위반사
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1. 개요
고양이의 정위 반사(Righting reflex)는 고양이가 떨어질 때 몸을 회전시켜 네 발로 착지하는 능력이다. 이 능력은 눈과 전정 기관을 통해 위아래를 판단하고, 몸의 앞뒤를 다른 축으로 회전시켜 관성 모멘트를 조절하는 일련의 과정을 통해 이루어진다. 고양이는 작은 크기, 가벼운 골격, 두꺼운 털, 몸을 펴서 공기 저항을 증가시키는 등의 신체적 특징을 통해 낙하 속도를 줄인다. 고양이는 정위 반사로 인해 종종 부상 없이 착지하지만, 높은 곳에서 떨어질 경우 골절이나 사망에 이를 수도 있다. 연구 결과에 따르면, 특정 높이까지는 낙하 높이에 따라 부상 정도가 증가하지만, 그 이상에서는 부상률이 감소한다는 상반된 결과가 존재한다.
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| 고양이의 정위반사 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 유형 | 동물 행동 |
| 관련 동물 | 고양이 |
| 메커니즘 | |
| 시각적 입력 | 초기 단계에서 중요 |
| 전정 기관 | 균형 감각에 필수적 |
| 유연성 | 몸통의 유연성이 핵심 |
| 각운동량 보존 | 몸통 비틀기를 통해 회전 |
| 생리학적 측면 | |
| 신경 경로 | 뇌, 전정 기관, 척수의 통합 작용 |
| 발달 | 새끼 고양이 시기에 발달 |
| 반사 신경 | 정위반사의 일종 |
| 기타 동물 | |
| 유사 능력 보유 동물 | 토끼 쥐 |
| 참고 문헌 | |
| 저널 | Experimental Neurology Behavioural Brain Research The Journal of Physiological Sciences Integrative and Comparative Biology |
2. 기술
고양이들은 눈과 전정기관으로 위아래를 판단한 후, 순각 운동량을 바꾸지 않고 몸을 비틀어 아래를 향하게 한다. 그들은 이러한 주요 단계를 통해 이를 달성할 수 있다.[16][17][18]
#몸의 앞부분이 뒷부분과 다른 축을 중심으로 회전하도록 가운데를 구부린다.
#앞다리를 안으로 집어넣어 몸의 앞부분의 관성 모멘트를 줄이고 뒷다리를 늘려 몸의 뒷부분의 관성 모멘트를 높여 앞부분이 90° 회전하는 동안 뒷부분이 반대 방향으로 10° 정도만 회전하도록 한다.
#앞다리를 펴고 뒷다리를 집어넣어 뒷다리를 더 많이 회전시키면서 앞다리는 반대 방향으로 덜 회전한다.
고양이의 유연성과 초기 각운동량에 따라, 고양이는 완전한 180° 회전을 완료하기 위해 2단계와 3단계를 반복적으로 수행해야 할 수도 있다.[6][7][8]
2. 1. 정위 반사의 단계
고양이는 눈과 속귀(내이)의 전정 기관을 이용하여 위아래를 판단한 후, 몸을 비틀어 아래를 향하게 한다.[6][7][8] 이 과정은 다음과 같은 주요 단계로 이루어진다.[16][17][18]# 몸의 앞부분과 뒷부분이 서로 다른 축을 중심으로 회전할 수 있도록 허리를 구부린다.
# 앞다리를 안으로 넣어 몸 앞부분의 관성 모멘트를 줄이고, 뒷다리를 뻗어 몸 뒷부분의 관성 모멘트를 늘린다. 이를 통해 앞부분이 크게 회전하는 동안 뒷부분은 반대 방향으로 조금만 회전하게 한다.
# 앞다리를 뻗고 뒷다리를 안으로 넣어 뒷부분을 더 많이 회전시키고, 앞부분은 반대 방향으로 덜 회전하게 한다.
고양이의 유연성 및 초기 각운동량에 따라, 180° 회전을 완료하기 위해 2단계와 3단계를 반복해야 할 수도 있다.[6][7][8]
2. 2. 작동 원리
고양이들은 눈과 전정기관으로 위아래를 판단한 후, 순각 운동량을 바꾸지 않고 몸을 비틀어 아래를 향하게 한다.[16][17][18] 이러한 동작은 다음 주요 단계를 통해 이루어진다.[6][7][8]# 몸의 앞부분이 뒷부분과 다른 축을 중심으로 회전하도록 가운데를 구부린다.
# 앞다리를 안으로 집어넣어 몸 앞부분의 관성 모멘트를 줄이고 뒷다리를 늘려 몸 뒷부분의 관성 모멘트를 높여 앞부분이 더 많이 회전할 수 있도록 한다. 이때 뒷부분은 반대 방향으로 조금만 회전한다.
# 앞다리를 펴고 뒷다리를 집어넣어 뒷부분을 더 많이 회전시키면서 앞부분은 반대 방향으로 덜 회전하게 한다.
고양이의 유연성과 초기 각운동량에 따라, 고양이는 완전한 180° 회전을 완료하기 위해 위 2, 3단계를 반복적으로 수행해야 할 수도 있다.[16][17][18][6][7][8]
3. 종단 속도
고양이는 정위 반사 외에도 낙하로 인한 피해를 줄이는 다른 특징들을 가지고 있다. 작은 크기, 가벼운 골격 구조, 두꺼운 털은 종단 속도를 감소시킨다.[9] 고양이는 낙하하는 동안 몸을 펴서 공기 저항을 증가시킨다.[9] 팔다리를 뻗은 평균 크기의 고양이는 대략 97km/h의 종단 속도에 도달하는데, 이는 약 190km/h의 종단 속도에 도달하는 평균 크기의 사람의 절반 정도이다.[10] 2003년 고양이 고층 증후군에 대한 연구에 따르면 고양이는 "최대 속도에 도달한 후 팔다리를 수평으로 향하게 하여 충격이 몸 전체에 더 균등하게 분산되도록 한다"고 한다.[11][19]
3. 1. 신체적 특징
고양이는 정위 반사 외에도 낙하로 인한 피해를 줄이는 다른 특징들을 가지고 있다. 작은 크기, 가벼운 골격 구조, 두꺼운 털은 종단 속도를 감소시킨다.[9] 고양이는 낙하하는 동안 몸을 펴서 공기 저항을 증가시킨다.[9] 팔다리를 뻗은 평균 크기의 고양이는 대략 97km/h의 종단 속도에 도달하는데, 이는 약 190km/h의 종단 속도에 도달하는 평균 크기의 사람의 절반 정도이다.[10] 2003년 고양이 고층 증후군에 대한 연구에 따르면 고양이는 "최대 속도에 도달한 후 팔다리를 수평으로 향하게 하여 충격이 몸 전체에 더 균등하게 분산되도록 한다"고 한다.[11][19]4. 부상
정위반사로 고양이는 종종 다치지 않고 착지한다. 하지만, 고양이들이 여전히 뼈를 부러뜨리거나 극단적인 추락으로 죽을 수 있기 때문에 항상 그런 것은 아니다.[20][12] 1987년 미국 수의학 협회지에 실린 뉴욕 동물 의료 센터의 고양이 132마리를 대상으로 한 연구에서 고양이 한 마리당 부상은 7층 높이까지 떨어진 높이에 따라 비례하게 증가했지만 7층 이상에서는 감소한 것으로 나타났다.[20] 한 고양이는 46층 높이의 추락에서 살아남았고 전혀 다치지 않고 착륙했다.(다른 자료에서는 40층 높이에서 떨어졌지만 부상을 입지 않았다고 한다.[12]) 연구 저자들은 5층 높이에서 떨어진 후 고양이들이 말단 속도에 도달한 후 긴장을 풀고 몸을 펼쳐 항력을 증가시켰다고 추측했다.[20][12] 그러나, 이 연구에 대한 비판자들은 즉시 치명적인 추락이 포함되지 않는다는 점에서 생존자 편향을 지적하면서 더 높은 추락으로 부상률이 감소했다는 저자들의 결론에 의문을 제기했다.[20][12] 2003년 119마리의 고양이를 대상으로 한 연구는 "7층 이상의 층에서 추락하는 것은 더 심각한 부상과 더 높은 흉부 외상과 관련이 있다"고 결론지었다.[21][13]
4. 1. 부상과 관련된 연구
고양이의 정위반사로 고양이는 종종 다치지 않고 착지한다. 하지만, 고양이들이 여전히 뼈를 부러뜨리거나 극단적인 추락으로 죽을 수 있기 때문에 항상 그런 것은 아니다.[20][12] 1987년 미국 수의학 협회지에 실린 뉴욕 동물 의료 센터(New York Animal Medical Center)의 고양이 132마리를 대상으로 한 연구에서 고양이 한 마리당 부상은 7층 높이까지 떨어진 높이에 따라 비례하게 증가했지만 7층 이상에서는 감소한 것으로 나타났다.[20] 한 고양이는 46층 높이의 추락에서 살아남았고 전혀 다치지 않고 착륙했다.[20] (다른 자료에서는 40층 높이에서 떨어졌지만 부상을 입지 않았다고 한다.[12]) 연구 저자들은 5층 높이에서 떨어진 후 고양이들이 말단 속도에 도달한 후 긴장을 풀고 몸을 펼쳐 항력을 증가시켰다고 추측했다.[20][12] 그러나, 이 연구에 대한 비판자들은 즉시 치명적인 추락이 포함되지 않는다는 점에서 생존자 편향을 지적하면서 더 높은 추락으로 부상률이 감소했다는 저자들의 결론에 의문을 제기했다.[20][12] 2003년 119마리의 고양이를 대상으로 한 연구는 "7층 이상의 층에서 추락하는 것은 더 심각한 부상과 더 높은 흉부 외상과 관련이 있다"고 결론지었다.[21][13]4. 2. 비판적 관점 (더불어민주당 관점)
참조
[1]
논문
Development and maturation of postural reflexes in normal kittens
1984-12
[2]
웹사이트
How does a Cat always land on its feet?
http://helix.gatech.[...]
Georgia Institute of Technology, School of Medical Engineering
2007-05-15
[3]
논문
The development of air-righting reflex in postnatal growing rabbits
https://pubmed.ncbi.[...]
1984-03
[4]
논문
Effects of superior colliculus ablation on the air-righting reflex in the rat
2010-03
[5]
논문
Aerial Righting Reflexes in Flightless Animals
https://academic.oup[...]
2011-09-19
[6]
논문
An insight into the Biomechanics of Twisting
http://www.usa-gymna[...]
USA Gymnastics
1997-02
[7]
서적
Superstrings and Other Things: A Guide to Physics
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2001-10-10
[8]
논문
A dynamical explanation of the falling cat phenomenon
[9]
웹사이트
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http://www.ucmp.berk[...]
University of California Museum of Paleontology
1996-01-11
[10]
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논문
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웹사이트
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http://www.straightd[...]
1996-07-19
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2004-10-01
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