Результаты изучения механизма движения тела во время ходьбы

Исследователи из Университета штата Огайо продолжили изучение механизма движения тела во время ходьбы. Для этого ученые наблюдали за тем, как ходят люди в естественных условиях и на беговой дорожке.

Люди при ходьбе производят определенные движения ногами на каждой стадии этого нехитрого, на первый взгляд, процесса. Наблюдателям кажется, что в изменении положения ног от шага к шагу нет никакой «системы». На самом же деле исследователи обнаружили закономерность и создали математическую модель, которая может предсказать с точностью до 80%, какие движения сделает человек при следующем шаге. Свою модель ученые построили на анализе крошечных изменений в движении таза человека. Результаты работы опубликованы в журнале «Biology Letters».

Совершая каждый шаг, мы балансируем, сохраняем равновесие. Во время ходьбы тело двигается определенным образом, сообщил автор исследования Манодж Сринивасан.

Мы смогли показать, что положение стоп при следующем шаге можно предсказать заранее, до того как нога совершит соответствующее движение. Компьютер может отследить, каким будет следующий шаг уже в средине предыдущего шага - на основании анализа того, как ведет себя тело, отметил автор.

Эти результаты в дальнейшем помогут в создании экзоскелетов, например, для людей, с нарушениями в работе опорно-двигательного аппарата или же для солдат. Кроме того, полученные знания можно использовать в робототехнике, выпуская шагающих роботов. Еще одна сфера практического применения математической модели - диагностика и лечение патологий, связанных с нарушениями равновесия.

Каждый шаг, по мнению ученых, предупреждает падение, поскольку помогает поддерживать равновесие во время ходьбы и оставаться в вертикальном положении.

Чтобы создать математическую модель, предсказывающую следующий шаг, ученые оснастили 10 добровольцев датчиками движения и попросили их ходить по беговой дорожке с различной скоростью и совершать неторопливую прогулку в умеренном темпе (скорость 2-3 мили в час).

Ученые хотели узнать, как небольшие движения таза и положения ног при шаге влияют на поддержание равновесия. Потому что небольшое изменение в равновесии может быть компенсировано незначительным изменением положения ног во время шага.

Оказалось, что тело во время ходьбы инициирует микропадение вправо, прежде чем выполняется шаг этой же ногой или микропадение влево - прежде чем делается шаг левой ногой. При возникновении дисбаланса при движении тазом, мы бессознательно «выравниваемся», компенсируя его тем, что ставим ногу в нужном положении при совершении следующего шага.

Ученые хотят продолжить работу над изучением данной модели, чтобы разработать решение, помогающее в диагностике и лечении патологий, при которых нарушается равновесие. Кроме того, данные исследования могут быть полезны для разработки дизайна вспомогательных экзоскелетов, которые помогут людям с двигательными расстройствами ходить без посторонней помощи. Эта технология также перспективна для создания человекоподобных или четвероногих шагающих роботов.

Автор материала Елена Васильева, врач общей практики специально для Spinet.ru

Также стоит почитать: