你是否思考過(guò)為什么走路時(shí)會(huì)擺臂,而且不是同手同腳?
擺臂看起來(lái)是一個(gè)“成本昂貴”的習(xí)慣,它不僅需要肩部運(yùn)動(dòng),而且浪費(fèi)力氣。但是一項(xiàng)最新研究成果顯示,行走時(shí)擺臂可以讓你更省力,也讓行走更有效率。
輕松步行
為解開(kāi)行走擺臂之謎,美國(guó)和荷蘭的3名研究人員招募10名志愿者,讓他們行走時(shí)使用不同的擺臂方式,如同手同腳、手臂靜止不動(dòng)和正常的擺臂方式。研究人員測(cè)量不同擺臂方式所需的能量,即新陳代謝率和肩部運(yùn)動(dòng)所需力量。
結(jié)果顯示,無(wú)論何種擺臂方式只需少量肩部運(yùn)動(dòng),但各自能量消耗差別較大。
研究負(fù)責(zé)人、美國(guó)芝加哥大學(xué)生物力學(xué)專家史蒂文·柯林斯介紹說(shuō),保持手臂靜止不動(dòng)行走時(shí)比正常行走時(shí)的代謝率高12%,相當(dāng)于其他條件相同時(shí)行走速度加快20%或行走時(shí)身背重10千克的背包。
他在接受 《宇宙雜志》采訪時(shí)說(shuō): “擺臂并非受肩膀運(yùn)動(dòng)驅(qū)使,而是受人們行走時(shí)身體的自然動(dòng)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(duì)行走的影響大不相同。
研究人員發(fā)現(xiàn),若強(qiáng)行以同手同腳的方式擺臂,步行者就得讓腳花費(fèi)兩倍的力量防止身體旋轉(zhuǎn)。
“當(dāng)你跨出一步時(shí),你的身體實(shí)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(shuō)。
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(dān)腳的一部分負(fù)擔(dān)。而同手同腳走路時(shí),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(gè)過(guò)程中,新陳代謝率隨之上升25%。
借鑒意義
人們行走時(shí)的擺臂方式一直是一個(gè)謎。人們通常覺(jué)得擺臂浪費(fèi)能量。較極端的理論甚至提出,擺臂是人類從四肢爬行進(jìn)化后留下的“遺產(chǎn)”。
柯林斯在研制行走機(jī)器人時(shí)對(duì)擺臂方式產(chǎn)生興趣。他最初研制的行走機(jī)械模型沒(méi)有雙臂,結(jié)果這個(gè)模型在模擬行走時(shí)經(jīng)常傾斜或摔倒。他給第二個(gè)機(jī)械模型安裝可自由移動(dòng)的雙臂,發(fā)現(xiàn)模型在模擬行走時(shí)擺臂方式與人類相似。
“這項(xiàng)研究成果證明擺臂不是人類進(jìn)化過(guò)程的遺跡,”柯林斯說(shuō),“它是省力的行走方式的重要組成部分。”
柯林斯希望這項(xiàng)研究成果可以幫助設(shè)計(jì)行走更有效率的機(jī)器人,或是運(yùn)用到物理治療中。
西澳大利亞大學(xué)步態(tài)研究實(shí)驗(yàn)室主任戴維·勞埃德補(bǔ)充說(shuō),這項(xiàng)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(huì)引起擺臂幅度變小甚至同手同腳。 (揭白)