Ходьба — это естественный и инстинктивный способ передвижения человека. Она включает в себя сложные координационные процессы, позволяющие поддерживать равновесие и демонстрировать разнообразные стили в зависимости от ситуации, настроения или физического состояния. Каждый шаг может отражать внутренние эмоции, будь то уверенность, радость или усталость.
Кроме того, люди могут адаптировать свою походку в зависимости от окружающей среды: по неровной поверхности шаги становятся более осторожными, а в толпе — более сдержанными. Эта универсальность позволяет человеку успешно ориентироваться в разных условиях, устанавливая связь со своим телом и окружающим миром.
Ученые выяснили, почему люди ходят так, а не иначе, и как это все координируется в мозге
Исследование, проведенное Университетом Осаки, демонстрирует, что мозг эффективно контролирует координацию во время ходьбы, активизируясь только при значительном смещении ног. Эти результаты могут быть полезны в реабилитации и создании вспомогательных устройств.
Ходьба часто кажется привычным и естественным процессом. Большинство людей считает, что могут выполнять несколько задач одновременно, например, "ходить и жевать жевательную резинку" с минимальными усилиями. На самом деле, каждая нога может двигаться ритмично и независимо от другой, контролируемая своей стороной спинного мозга.
Тем не менее, координация шагов так, чтобы ноги двигались в противофазе на половину шага — это «противофазные отношения», — становится сложной задачей, когда возникает препятствие или асимметрия, например, изгиб тропы.
Новое исследование Университета Осаки проливает свет на то, как поддерживается нормальный ритм ходьбы, и позволяет улучшить методы реабилитации пациентов с травмой мозга или другими неврологическими проблемами.
В публикации, размещенной в журнале Communications Biology, группа ученых провела съемку кинематических показателей здоровых участников, которые двигались на беговой дорожке с внезапными изменениями скорости. Это вызывало временную потерю противофазного соотношения, однако оно быстро восстанавливалось, когда испытуемые адаптировали свои движения во время ходьбы.
Результаты данного эксперимента были обработаны с использованием математической модели двух взаимосвязанных осцилляторов, аналогичных двум маятникам, соединенным пружиной, и метода байесовского вывода. Такой подход дал возможность ученым определить наиболее вероятную функцию, демонстрирующую, как мозг контролирует координацию движений ног.
Чтобы еще больше упростить задачу, была применена теория фазового сокращения, которая предполагает, что возмущенная система возвращается к регулярному периодическому решению, называемому предельным циклом.
«Применение байесовского подхода позволило нам количественно оценить управление координацией движений ног», — делится впечатлениями главный автор исследования Такахиро Араи.
Ученые выявили, что мозг не участвует активно в контроле относительной фазы до тех пор, пока отклонения от правильного противофазного положения не достигнут определенного уровня. Это означает, что мозг не вмешивается в координацию положения ног, пока они не выйдут за пределы допустимого расстояния при шаге. Исследователи предполагают, что моделирование отсутствия постоянного контроля способствует улучшению как энергоэффективности, так и маневренности.
«Согласно нашей модели, мы пришли к выводу, что мозг не является ни слишком доминирующим, чтобы сдерживать нашу способность преодолевать трудности и требовать огромных затрат энергии, ни слишком неэффективным, чтобы мы не утратили равновесие, когда ноги начинают терять координацию», — утверждает старший автор исследования Шинья Аой.
Это исследование может оказаться важным для улучшения ходьбы пожилых людей или тех, кто пережил неврологические последствия инсульта или болезни Паркинсона. Оно также может привести к разработке физических приспособлений, которые помогут людям ходить более естественно.
Ранее сообщалось, что для оценки чувств психологи часто используют шкалу от одного до девяти, где один— самое негативное, а девять — самое позитивное значение, в научных исследованиях, считая эмоции либо положительными, либо отрицательными, но никогда и теми и другими одновременно. Ученые иногда определяют эмоции как состояния мозга и тела, которые побуждают вас к чему-то или отстраниться от чего-то. Обычно люди определяют их как положительные или отрицательные.
Научная электронная библиотека
Ходьба по ровной поверхности требует относительно малой работы всех групп мышц у здорового человека и происходит практически автоматически, без особого участия сознания. Группы мышц, выполняющие основную работу, включают:
1) подошвенные сгибатели стопы в момент отталкивания,
2) сгибательные мышцы бедра в момент отрыва от земли,
3) разгибатели бедра в ранней фазе опоры, когда бедро разгибается, чтобы переместить массу тела над опорной стопой, функционируя по принципу маятника (Olney, 2005).
К биомеханическим критериям ходьбы можно отнести:
– поддержание вертикального положения и равновесия в момент перемещения тела вперёд над ступнями;
– контроль за постановкой стоп с пятки;
– тренировка ритмичности движений с учетом взаимодействия всех частей тела;
– координационная взаимосвязь звеньев тела при передвижении;
– гибкость формирования двигательного навыка ходьбы при применении в различных условиях и соответствие поставленным задачам (условия местности, характер грунта, препятствия и др.).
Анализ шагательных движенийхарактеризуется попеременной активностью ног, чередованием отталкивания и переноса каждой ноги. Эти движения отличаются строгой слаженностью и соответствием строению тела. Как указывает Д.Д. Донской (1975), в шагательных движениях каждая нога поочерёдно бывает опорной и переносной. В опорном периоде имеются фазы амортизации и отталкивания, в переносной – период подъёма и торможения ноги.
Основа шагательных движений – фаза отталкивания – неразрывно связана с подготовкой к ней – с фазой амортизации. Вместе они составляют период опоры, когда нога имеет контакт с опорой и находится под действием веса и силы инерции тела (рис. 11).
Рис. 11. Биомеханика передвижения
Фаза амортизации начинается с постановки ноги с пятки на опору. Амортизация заключается в торможении движения тела по направлению к опоре. Происходит уступающее движение, мышцы растягиваются, совершая отрицательную работу и уменьшая скорость движения тела. К концу амортизации вертикальная составляющая скорости тела падает до нуля, опускание вниз прекращается.
Горизонтальная же составляющая скорости за это время уменьшается, но не до нуля, тело не останавливается, а продолжает движение вперёд. Фаза амортизации заканчивается в момент прекращения движения тела вниз.
Окончанием фазы амортизации условно считают наибольшее сгибание опорной ноги в коленном суставе. Амортизация выполняется не только движением в коленном суставе, но и имеет место растягивание мышц в голеностопном суставе (перекат с пятки на носок), оно заканчивается несколько позже амортизации в коленном суставе.
Фаза отталкивания начинается с разгибания опорной ноги в коленном суставе. К этому движению отталкивания несколько позже присоединяется подошвенное сгибание стопы в голеностопном суставе. Условность начала фазы отталкивания определяется движением разгибания бедра опорной ноги в тазобедренном суставе, которое может начинаться в момент опоры. Окончанием фазы отталкивания считают момент отрыва стопы от опоры.
По завершении фазы опоры ноги начинается этап её перемещения. Фаза подъёма ноги начинается с момента, когда она отрывается от поверхности, и завершается, когда начинается её движение вперёд (по отношению к тазу). В этот период всё тело поддерживается лишь одной опорной ногой, что продолжается до момента, когда нога вновь касается опоры.
Фаза опускания ноги на опору начинается с момента крайнего положения бедра вперёд и кверху и заканчивается в момент постановки стопы на опору. В циклических перемещениях движениям ног соответствуют маховые движения рук, согласованные перекрёстной координацией движений всех четырёх конечностей. Так, соответственно выносу левой ноги вперёд определяется движение правой руки вперёд-книзу. Руки двигаются свободно и ритмично, создавая определённое балансирование и хорошие условия для сердечно-сосудистой и дыхательной систем.
В зависимости от способа шагательного перемещения и темпа шагов, осуществляются движения туловища и таза относительно всех трёх осей: наклоны вперёд и назад, в боковых направлениях, поворот вокруг вертикальной оси. Всё это происходит в большей или меньшей степени, в связи с движениями туловища и таза, которые динамически связаны с движением ног и рук.
Для увеличения скорости шагательных движений нужно увеличить их длину и частоту. Изменяя величину и длительность усилий, перестраивают ритм шагательных движений: изменяется длина, частота шагов и скорость передвижения. Изменение двигательной задачи и условий её выполнения требует качественной перестройки всей системы движений (Д.Д. Донской, 1975).
Указанные особенности биодинамической структуры движений необходимо учитывать в методике обучения шаговым движениям лиц, перенёсших инсульт и имеющих отклонения в опорно-двигательном аппарате и осваивающих ходьбу.
Правильная походка: Основы и техника
Южно-Западная
Врач высшей квалификационной категории
- Вернуться к статьям
Травматолог-ортопед, Мануальный терапевт, Физиотерапевт, Артролог, Реабилитолог, Вертебролог, Ортопед, Эксперт сети
Юго-Западная
Врач высшей квалификационной категории
Главный медицинский специалист клиники Premium ZdravClinic (метро «Юго-Западная»)
Действующий член Ассоциации травматологов-ортопедов России (АТОР)
Победитель в номинациях: «Лучший главный врач 2021 года» «Лучший врач по рекомендациям 2021 года» «Лучший врач по рекомендациям 2022 года» «Лучший главный врач 2023 года»
Эксперт сети по направлению «Мануальная терапия»
Стаж более 19 лет
просмотров
Стиль ходьбы у каждого человека формируется под воздействием множества факторов — от наследственности до обычного поведения в жизни. Элегантная и плавная походка привлекает взгляды благодаря правильному положению тела и уверенности в движениях. На нашу ходьбу влияют образ жизни, физическая активность, а также наличие травм или заболеваний.
Правильная походка влияет на равномерное распределение нагрузки на все суставы и мышцы ног, предотвращая боли, деформации (плоскостопие, сколиоз, артрит, остеохондроз) и другие заболевания опорно-двигательного аппарата. Наши врачи — травматологи-ортопеды, вертебрологи и подиатры — всегда готовы оказать квалифицированную медицинскую помощь в лечении позвоночника и суставов, быстро и эффективно провести все диагностические и лечебные мероприятия. Не следует откладывать решение проблемы — рекомендуется записаться на прием к врачам сети медицинских центров «ЗдравКлиник» в Москве!
Каким принципам уделить внимание
Правильная походка — это не просто способ двигаться, это забота о нашем здоровье и благополучии, помогающая улучшить общее состояние организма, снизить риск травм и дискомфорта. Еще на этапе осмотра и в профилактических целях специалисты наших клиник расскажут пациентам с заболеваниями костно-мышечной системы, как следует правильно ходить и каких принципов правильной походки придерживаться:
- стопа должна касаться земли пяткой, а затем происходить плавный перенос веса на подошву, при этом основная нагрузка приходится на центральный выпуклый подошвенный участок и переднюю часть стопы;
- держать спину прямой, плечи расправленными и живот втянутым — поможет поддерживать правильное положение тела при движении;
- длина шага должна быть умеренной, потому что слишком длинные и короткие шаги вызывают дополнительное напряжение в мышцах и суставах;
- активно использовать мышцы, это снижает нагрузку на суставы, улучшает кровообращение;
- обувь должна быть комфортной, поддерживать стопу и иметь достаточный уровень амортизации.
Правильная, легкая и красивая походка помогает равномерно распределять нагрузку на все суставы, мышцы и связки ног, и это обстоятельство естественным образом предотвратит появление болей, деформаций и травм. В случае если беспокоят боли при ходьбе, следует записаться на прием к высококвалифицированному специалисту клиники неврологии и ортопедии «ЗдравКлиник» для прохождения комплексной диагностики и составления индивидуального плана лечения.
