Почему люди предпочитают бег ходьбе

Люди обычно начинают бегать, а не ходить при скорости около 2 метров в секунду (~4.5 мили в час), потому что это более комфортно. Биомедицинские инженеры из Университета Северной Каролины, доктора Грегори Савицки и Доминик Фаррис, выяснили причину: на этой скорости бег делает более эффективное использование важной икроножной мышцы, чем ходьба, что экономит энергию мышцы и всего тела.

Результаты, опубликованные в Proceedings of the National Academy of Sciences, получены в ходе уникального исследования, объединившего ультразвуковую визуализацию, высокоскоростную motion-съемку и силомерную беговую дорожку для изучения ключевой икроножной мышцы.

Ключевой метод и открытие

• Ультразвуковой датчик, закрепленный на голени, в реальном времени показывал работу мышцы при разных скоростях ходьбы и бега.
• Медиальная икроножная мышца (m. gastrocnemius), крепящаяся к ахиллову сухожилию, действует как "сцепление": она фиксирует сухожилие в начале шага, позволяя энергии тела растянуть его. Затем ахиллово сухожилие высвобождает накопленную энергию упругой отдачей, помогая движению.

Эффективность при разной скорости

• При ускорении ходьбы мышца "ускоряется" (меняет длину быстрее), но при этом вырабатывает меньше мощности. Работая усерднее и давая меньше мощности, мышца становится менее эффективной.
• При переходе на бег (~2 м/с) мышца "замедляется" (меняет длину медленнее), вырабатывая больше мощности при меньших усилиях, что резко повышает её эффективность.

Выводы и последствия

"Мышца не успевает за скоростью походки, когда вы идете все быстрее, — говорит Савицки. — Но при переходе на бег та же мышца становится почти статичной, и её поведение мало меняется с дальнейшим ускорением".

Это объясняет, почему скоростная ходьба — удел олимпийских спортсменов: для неё мышцы должны работать слишком неэффективно, поэтому тело переключается на бег для комфорта и экономии энергии.

Исследование может помочь в создании вспомогательных или протезных устройств, а также в реабилитации пациентов после инсульта или травм спинного мозга.