Поговорим о ходьбе

Тело человека ходит уникально

Прямохождение свойственно только людям. Но ходить прямо – это намного больше, чем просто перемещаться в пространстве, заводя одну ногу за другой. Давайте поговорим о ходьбе.

 тело ходьба

Читайте также: Тело человека — шедевр, созданный Богом

Почему мы ходим именно так? «Идите сюда» - казалось бы, обычная фраза. Джон Бертрам в Current Biology пытается объяснить особенность передвижения человека.   Вот что он пишет:

Способ нашего хождения определяет необходимые для него энергетические затраты. Люди резко меняют стиль ходьбы для использования энергетических возможностей. Новое исследование показывает точность и расчет времени этой оптимизации и открывает дверь к открытию механизмов, лежащих в основе хождения.

Примерно 10 лет назад мы писали о замечательном исследовании Даниеля Либермана, в котором он изучал бег на длинные дистанции. Эта уникальная человеческая особенность требует немало приспособлений нашего тела, но способность ходить прямо не менее сложная характеристика. Ученые только начинают понимать механизмы, участвующие в этом процессе:

Процесс передвижения запускается расположенными в мозгу центрами управления движением. Затем на него влияют  различные восходящие и нисходящие функции нервно-мышечных и механических систем тела. Однако наши тела движутся таким способом, который не может не принимать во внимание влияние физической среды. Этот сложный вопрос, несомненно, включает множество факторов. Каким образом мозг выбирает наилучшую стратегию для управления движением и расположением конечностей? Даже передвижение с постоянной скоростью, например, как во время ходьбы или бега на беговой дорожке, остается еще неясным. И хотя это интересный и важный вопрос, поиск ответа на него связан со многими практическими сложностями.   Понимание того, каким образом мозг совмещает программу управления с изменениями в функции или обстоятельствами, в которых находится тело,  окажет влияние на нашу способность прогнозировать результаты различных вмешательств: хирургических, реабилитационных или протезных.  Понимание реакции тела на эти вмешательства окажут значительное влияние на быстро развивающуюся область улучшенного функционирования и эффективности работы искусственных биоинтегрированных внешних устройств. 

Читайте также: Наше тело: замысел с головы до пят

Попытки создания роботов и экзоскелетов раскрыли сложность человеческого хождения. Бертрам описывает трудности, с которыми столкнулись создатели искусственных коленных суставов и других частей, находящихся в вертикальном положении, двигающихся, не спотыкаясь, и оптимизирующих свои действия для наиболее эффективного использования энергии. Эволюция не способна объяснить быстрый ответный метод оптимизирующей ходьбы, используемый человеком для  наилучшей метаболической эффективности. 

Мы заметили, что здоровые люди обычно ходят  одинаково [как показали эксперименты]. Из-за чего это происходит: из-за особой эволюционной адаптации, из-за того, что  наши системы координации развиваются одинаково или же из-за того, что  мы, по сути, решаем одну и ту же энергетическую проблему? Несомненно, что все эти (и другие) факторы оказывают свое влияние. Исследование, проведенное Селинджером и его коллегами, показывает, что люди  решают, по крайней мере, часть этой проблемы, координируя свои движения для оптимизации  незамедлительного расхода метаболической энергии. На данный момент пока неясно, с помощью каких механизмов это осуществляется, но разве можно выявить механизмы, не установив прежде их эффекты? Это исследование открывает новую грань (и новый метод) нашего понимания того, как передвигается человек во время хождения.

Статья Селинджера была опубликована в журнале Current Biology под названием «Люди могут постоянно оптимизировать энергетические затраты во время хождения». В ней сообщается об эксперименте, в ходе которого люди, одетые в роботы-экзоскелеты, меняли стиль своей ходьбы.  Исследователи обнаружили, что «люди легко приспосабливались с новым способам ходьбы, чтобы минимизировать использование энергии», и за считанные минуты находили новые энергетические оптимальные решения, даже при небольшом снижении расходов. После следующего изменения они снова быстро находили оптимальное решение. «Собранные нами данные показывают, что энергетические затраты – это не просто результат движения, они играют главную роль в их постоянном формировании». В работе почти ничего не говорится об эволюции. Авторы лишь отмечают: «Большинство теорий сосредоточено на оптимальных решениях, установленных на протяжении эволюционной временной шкалы через изменения формы тела, действия мышц и схемы нейронной сети». Конечно же, их больше интересовали практические измеримые результаты, которые можно было бы получить в экспериментах с участием реальных людей.

Искусство восстановления

Построение эволюционных теорий о ненаблюдаемом прошлом гораздо менее ценно, чем помощь людям здесь и сейчас. Live Science сообщает об удивительном изобретении, позволившем 26-летнему молодому человеку, который на протяжении 5 лет был прикован к инвалидному креслу, снова встать на ноги. Он сделал это с помощью управления своим разумом. Врачи направили его мозговые волны в компьютер, который расшифровывал сигналы и направлял их в устройства, расположенные в его ножных мышцах.  Человек учил свой мозг управлять аватаром в компьютере, обучая его тем же самым движениям, какие нужны для передвижения ног. После тренировки своих ног в подвешенном состоянии, он смог сам пройти 3,6 м. Его страховала лишь палка и ремни безопасности.

«Даже через годы паралича мозг способен создавать устойчивые мозговые волны, которые при правильном направлении позволяют человеку ходить», - заявляет соавтор исследования д-р Ан До, доцент неврологии калифорнийского университета, г. Ирвин. «Мы показали, что даже после полного повреждения спинного мозга человек может восстановить ходьбу с помощью подсознательного управления своим мозгом».

Это существенный скачок над известными ранее методами, такими как электрически управляемые экзоскелеты, помогающие ветеранам войны и парализованным людям встать на ноги.

Они растут для оптимальной ходьбы

«Когда смотришь на то, как дети ходят и бегают, думаешь: какие же они неуклюжие!», - отмечает Medical Xpress. Дело в том, что дети – это не просто маленькие взрослые.  Пропорции  их тела не такие как у взрослых. Джим Ушервуд из Королевского ветеринарского колледжа (Соединенное Королевство)  решил узнать, почему дети во время ходьбы покачиваются. Его две маленькие дочки стали для него хорошим наглядным примером.  Он разместил на их ноги отражающие точки и записал энергетические затраты во время бега и ходьбы. 

В созданной модели, в которой длина человеческой ноги была представлена в виде одного движущегося поршня, Ушервуд подсчитал, сколько нужно мышц, чтобы создать силу, необходимую для продвижения человеческого тела вперед с определенной им скоростью. Новая модель успешно воспроизвела движения детей и взрослых. 

Дети ходят, покачиваясь, потому, что они меньше чем взрослые, и их короткие конечности не успевают производить достаточно силы, необходимой для подъема тела вверх. 

Кому же не нравится вспоминать моменты, когда наш ребенок сделал свой первый в жизни шаг? Люди рождены, чтобы ходить. Малыши могут выглядеть неуклюжими, но стоит лишь подождать – немного практики и они будут бегать как мама и папа.

Когда мы видим, как наше тело без труда выполняет эту высококачественную оптимизацию, мы понимаем, что хороший дизайн перешел в компьютеры. Чем больше чудес мы узнаем, тем труднее поверить в то, что предполагаемый эволюционный переход от обезьяньей походки  до человеческой прямой ходьбы и выносливого бега появился в результате случайных мутаций (т.е. по закону «Всё может быть»).

Мы очень рады видеть огромный прогресс в развитии роботов-экзоскелетов, благодаря которым парализованные люди могут снова ходить.  Мы надеемся, что эта замечательная технология вскоре станет доступна тем, кто уже долгие годы прикован к инвалидным креслам.  Тот, кто может ходить, должен ценить эту способность за то, что  имеет её. 

Так как ходьба всегда ассоциируется с целенаправленным действием, о ней часто говорится в Библии, когда речь идет об образе жизни.  В Ефесянам 5:15,16 Павел пишет: «Итак, смотрите, поступайте осторожно, не как неразумные, но как мудрые, дорожа временем, потому что дни лукавы». В том же самом послании он говорит: «живите в любви» и «поступайте, как чада света». Но что бы мы ни делали: поступали в соответствии со своими убеждениями или говорили о ходьбе, нам, однозначно, нужен разумный дизайн.





опубликовано материалов

Популярные статьи:

что такое гравитация? Кто создал Бога? Динозавры жили с людьми Тука и его удивительный клюв Уникальная планета Земля




Поддержите наш проект, разместив нашу ссылку на сайте своей организации, в своем блоге или на страничке социальных сетей.
"Разумный Замысел"
http://www.origins.org.ua
банер Разумный Замысел


Система Orphus
нижняя полоса сайта