
當你跌倒時,腿部肌肉會(hui) 以不同的方式保持平衡。圖片來源:Justin Paget/Getty Images
下樓梯時如果踩空了一步,你的腿會(hui) 試圖在意外發生後恢複平衡——但如何做到這一切呢?保持直立的關(guan) 鍵似乎在於(yu) 小腿和足部肌肉以何種方式被激活。
“我們(men) 知道,人類直立行走的能力是相當了不起的,但對如何做到這一點,我們(men) 知之甚少。”澳大利亞(ya) 昆士蘭(lan) 大學的Taylor Dick說。
為(wei) 了解更多,Dick和同事進行了一項實驗。研究人員讓10個(ge) 人跳到一個(ge) 平台上,平台下則安裝了一個(ge) 設備,以測量每隻腳施加的力。然後,他們(men) 在沒有任何警告的情況下移除了平台。
當參與(yu) 者試圖保持平衡的同時,研究人員在參與(yu) 者的腿部使用肌電圖和超聲波傳(chuan) 感器跟蹤肌肉活動和肌肉長度的變化。
他們(men) 確定,意外跌落會(hui) 自動增加腿部和腳部肌肉首次被激活和達到最短長度之間的時間間隔。反過來,這使足部肌肉能更有效地吸收和耗散能量,使人們(men) 從(cong) 跌落中恢複過來。
研究小組還發現,在走路時,相對的肌肉通常會(hui) 依次收縮,而在意外跌落時,兩(liang) 組肌肉會(hui) 同時收縮。相關(guan) 研究成果日前發表於(yu) 《英國皇家學會(hui) 學報B》。
Dick說,無法成功保持平衡並最終跌倒,可能是因為(wei) 使用了一種不同的策略,即依賴於(yu) 信號從(cong) 人體(ti) 的腿部肌肉傳(chuan) 到大腦,然後再返回到腿部肌肉。
她希望這項研究可以為(wei) 下肢輔助設備的設計提供參考,比如假肢和外骨骼。
美國加州大學伯克利分校的Homayoon Kazerooni說,了解人類肌肉激活時間的變化,可能會(hui) 引領更好的外骨骼設計,包括在不可預知的地形上提供更好穩定性的控製算法,或者至少有助於(yu) 從(cong) 摔倒中爬起來。(文樂(le) 樂(le) )
相關(guan) 論文信息:
https://doi.org/10.1098/rspb.2021.0201
《中國科學報》 (2021-03-22 第2版 國際)