Американские исследователи разработали носки, которые делают стопу более жесткой и за счет этого снижают энергозатраты при ходьбе. Результаты работы Оуэна Бека и Хуэй Тан из Техасского университета в Остине опубликованы в научном журнале Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences.
Стопа человека значительно жестче, чем у других приматов, что ограничивает ее прогиб в средней части во время ходьбы. Эволюционные причины этого до конца не ясны; одна из гипотез — такие особенности развились, чтобы прямохождение требовало меньше усилий.
Чтобы проверить это, ученые создали носки с плотно связанными лентами вокруг плюсны: при стоянии или ходьбе они не дают стопе расширяться под нагрузкой, что повышает жесткость свода. Оставалось выяснить, сохранит ли эта дополнительная жесткость энергию, не нарушая естественное движение при отталкивании.
В эксперименте участвовали 12 здоровых молодых людей, которые ходили по беговой дорожке с обычной скоростью — в экспериментальных носках или в контрольных без компрессионных лент. Исследователи отслеживали потребление кислорода и выделение углекислого газа, чтобы измерить энергозатраты, а датчики дорожки и камеры фиксировали изменения походки.
Носки с усиленной фиксацией снизили чистые энергозатраты на ходьбу в среднем на 2% по сравнению с гибкими контрольными носками. У 10 из 12 участников энергозатраты уменьшились. Хотя процент кажется небольшим, авторы отмечают: он сопоставим с экономией энергии от снятия 2 кг веса с области талии.
Анализ данных показал, как достигается эффект: компрессионные ленты делают стопу жестче, позволяя мышцам голени сокращаться медленнее и с меньшими затратами энергии, не нарушая естественную механику отталкивания. «Носки снижали общий метаболизм за счет более экономичных сокращений мышц лодыжки, а не за счет уменьшения механической работы мышц», — пишут авторы.
По их мнению, такая конструкция может стать недорогим и практичным способом уменьшить усилия при повседневной ходьбе и помочь людям проходить больше до усталости. Кроме того, работа дает эмпирическое подтверждение гипотезы о том, что большая жесткость стопы могла эволюционно возникнуть ради более экономичной ходьбы.
Ранее ученые выяснили, почему люди ходят с пятки и как это нагружает суставы.