У любого, кто бежит по лесу, наверняка есть опыт: бегая по неровной местности или по пересеченной местности, вы внезапно наступаете на камень или корень, пересекающий ваш путь, или вы натыкаетесь на небольшую лощину. Вы ступаете в пустое пространство или на препятствие, в любом случае нарушая свой ритм бега. «Тем не менее, даже в довольно быстром темпе, подобные ситуации обычно не заставляют нас терять равновесие», — говорит кинезиолог доктор Рой Мюллер из Йенского университета имени Фридриха Шиллера (Германия). Причина: двуногие бегуны — и люди в их числе — имеют различные стратегии адаптации, стабилизирующие движение при быстром движении.
Вместе со своим коллегой доктором Ивонн Блюм и британским исследователем доктором Александрой Бирн-Джеффри доктор Мюллер опубликовал обзорную статью в текущем выпуске Journal of the Royal Society Interface, в которой они анализируют передвижение человека и птиц на неровной поверхности.«В ходе эволюции двуногие передвижения у птиц и людей развивались независимо», — объясняет Мюллер. Но сходства и различия их двуногого передвижения по неровной поверхности до сих пор практически не исследовались с научной точки зрения, говорит Мюллер, объясняя подход в недавней публикации. В то время как Мюллер и его команда на кафедре науки о движении в Йене собрали обширные данные о передвижениях человека за последние несколько лет, британские коллеги из Кембриджского университета и Королевского ветеринарного колледжа в Лондоне располагают соответствующими данными о передвижениях птиц. «В нашей публикации мы впервые объединили эти два набора данных», — подчеркивает Мюллер, который также является ведущим автором статьи.
Согласно полученным данным, действительно существуют различия в моделях движений человека и птиц из-за анатомических различий в опорно-двигательной системе. Например, у птиц ориентация бедра почти горизонтальна, а у людей, как мы все знаем, она ориентирована вертикально. «Эти различия приводят к различиям во время передвижения, например, в углах, под которыми наши ступни касаются земли», — объясняет Мюллер. Тем не менее, модели передвижения людей и птиц могут быть описаны достаточно точно с помощью упрощающей механической модели, так называемой модели пружинной массы. Он упрощает ногу до единственной гибкой пружины, несущей массу тела.
Модель позволяет ученым напрямую сравнивать данные, собранные в ходе текущих экспериментов.И люди, и птицы адаптируют свои движения при беге по неровной поверхности. «И хотя их механизмы и стратегии адаптации развивались совершенно независимо, они делают это очень похожим образом», — поясняет Мюллер результаты своего недавнего исследования.
Если в земле есть небольшое углубление, бегун убирает поворотную ногу во время поздней фазы полета, что приводит к более крутому углу ноги при контакте с землей. В то же время, нога «удлиняется» за счет того, что она остается более прямой при приземлении. «В отличие от птиц, люди также используют жесткость ног для адаптации к передвижению».Авторы подчеркивают, что их выводы — это в первую очередь фундаментальные исследования.
Но в конечном итоге их открытия и знание локомоторных стратегий у двуногих также могут быть полезны на практике — например, для улучшения передвижения гуманоидных роботов.