你是否思考過為什么走路時會擺臂,而且不是同手同腳?
擺臂看起來是一個“成本昂貴”的習慣,它不僅需要肩部運動,而且浪費力氣。但是一項最新研究成果顯示,行走時擺臂可以讓你更省力,也讓行走更有效率。
輕松步行
為解開行走擺臂之謎,美國和荷蘭的3名研究人員招募10名志愿者,讓他們行走時使用不同的擺臂方式,如同手同腳、手臂靜止不動和正常的擺臂方式。研究人員測量不同擺臂方式所需的能量,即新陳代謝率和肩部運動所需力量。
結(jié)果顯示,無論何種擺臂方式只需少量肩部運動,但各自能量消耗差別較大。
研究負責人、美國芝加哥大學生物力學專家史蒂文·柯林斯介紹說,保持手臂靜止不動行走時比正常行走時的代謝率高12%,相當于其他條件相同時行走速度加快20%或行走時身背重10千克的背包。
他在接受 《宇宙雜志》采訪時說: “擺臂并非受肩膀運動驅(qū)使,而是受人們行走時身體的自然動力驅(qū)使。”
保持平衡
同樣是擺臂,同手同腳的擺臂方式和“鐘擺式”擺臂,即正常的擺臂方式對行走的影響大不相同。
研究人員發(fā)現(xiàn),若強行以同手同腳的方式擺臂,步行者就得讓腳花費兩倍的力量防止身體旋轉(zhuǎn)。
“當你跨出一步時,你的身體實際上正圍繞一根豎軸旋轉(zhuǎn)……就像芭蕾女演員跳舞那樣,”柯林斯解釋說。
研究發(fā)現(xiàn),“鐘擺式”擺臂可以抵消驅(qū)使身體旋轉(zhuǎn)的力,幫助分擔腳的一部分負擔。而同手同腳走路時,驅(qū)使身體旋轉(zhuǎn)的力量翻倍,意味著步行者的腳得花兩倍的力量讓身體保持平衡。在這個過程中,新陳代謝率隨之上升25%。
借鑒意義
人們行走時的擺臂方式一直是一個謎。人們通常覺得擺臂浪費能量。較極端的理論甚至提出,擺臂是人類從四肢爬行進化后留下的“遺產(chǎn)”。
柯林斯在研制行走機器人時對擺臂方式產(chǎn)生興趣。他最初研制的行走機械模型沒有雙臂,結(jié)果這個模型在模擬行走時經(jīng)常傾斜或摔倒。他給第二個機械模型安裝可自由移動的雙臂,發(fā)現(xiàn)模型在模擬行走時擺臂方式與人類相似。
“這項研究成果證明擺臂不是人類進化過程的遺跡,”柯林斯說,“它是省力的行走方式的重要組成部分。”
柯林斯希望這項研究成果可以幫助設(shè)計行走更有效率的機器人,或是運用到物理治療中。
西澳大利亞大學步態(tài)研究實驗室主任戴維·勞埃德補充說,這項研究成果可以幫助解釋為什么腦神經(jīng)失調(diào)癥患者,如帕金森疾病患者和大腦性癱瘓患者行走不平衡且能量消耗高。腦神經(jīng)失調(diào)會引起擺臂幅度變小甚至同手同腳。 (揭白)