Хотя большинство людей рождаются с двумя ногами и используют их на протяжении всей своей жизни, ступни функционируют сложным образом, который не до конца понятен ученым. У исследователей есть много открытых вопросов и недоказанных предположений о ногах и механизмах, которые возникли в результате нашей эволюции как двуногих прямоходящих. Теперь новое исследование, проведенное Департаментом кинезиологии штата Пенсильвания, бросает вызов давним представлениям о том, как развивались и функционируют ноги, и может иметь значение для дизайнеров обуви.

Суставы, в которых пальцы ног человека соединяются с остальной частью стопы, могут сгибаться в двух направлениях. Подошвенное сгибание - это когда пальцы ног сгибаются вниз, как это происходит, когда человек пытается поднять что-то пальцами ног. Дорсифлексия - это когда пальцы ног сгибаются вверх, как это происходит во время ходьбы, когда человек отталкивается от земли пальцами ног, в то время как пятка уже поднята.

С 1950-х годов исследователи предполагали, что тыльное сгибание в этом суставе делает свод стопы более жестким, что, в свою очередь, облегчает ходьбу. Дэниел Дэвис, кандидат наук в области кинезиологии и ведущий автор исследования, сказал, что это предположение логично. Он объяснил, что жесткая арка, по-видимому, дала бы людям лучший рычаг для отталкивания от земли.

"Если бы вам пришлось оттолкнуться от чего-то, вы бы предпочли использовать лом или лапшу для бассейна?" - риторически спросил Дэвис. "Вполне логично, что жесткая нога была бы более эффективной при ходьбе".

В новой статье Дэвиса и его докторанта Джона Чаллиса, профессора кинезиологии, опубликованной в журнале PLOS ONE, авторы обнаружили, что реальность сложнее, чем можно было бы предположить из этого предположения.

В своем исследовании 14 здоровых молодых людей исследователи обнаружили, что тыльное сгибание пальцев ног действительно увеличивало жесткость свода стопы. Участники наступали на пластину в полу, которая измеряла силу при ходьбе. После измерения их базовой силы под пальцы ног был помещен пластиковый клин, чтобы заставить пальцы ног сгибаться в тыльной части. Неудивительно для исследователей, что это сгибание спины привело к увеличению жесткости свода. Более удивительным было то, что ходьба с более жесткой дугой приводила к потере большего количества энергии, когда ноги участников отталкивались от земли. Если жесткие арки означают, что ходьба требует больше энергии, то часть того, что широко распространено в отношении эволюции человеческой стопы, может быть неправильно понята, сказали они.

"Это противоречит общепринятому мнению в нашей области, что наличие жесткой арки означает, что вы на самом деле расходуете больше энергии при ходьбе", - объяснил Дэвис. "До этого исследования, если бы вы спросили меня: "Что важно в ригидности дуги?" Я бы сказал вам, что мы потеряли бы больше энергии, если бы наша арка не была жесткой. Но, оказывается, в этом есть еще один нюанс".

Когда они проводили это исследование, Дэвис и Чаллис в первую очередь интересовались ролью подошвенной фасции, большого пучка соединительной ткани в нижней части стопы. Они сказали, что не ожидали, что жесткость свода стопы заставит их испытуемых расходовать больше энергии на уровне стопы при ходьбе.

"Наш основной вывод в этой статье основан на том, как подошвенная фасция реагирует на различные возмущения", - сказал Дэвис. "Но самое интересное в исследованиях заключается в том, что вы никогда не знаете наверняка, что обнаружите, когда изучите данные".

В дополнение к потенциальным последствиям для нашего понимания эволюции человека и функций стопы, это исследование также может повлиять на будущие дизайны обуви. В современных кроссовках для бега обувь обычно наклонена спереди вверх, так что пальцы ног приподняты. Это может привести к постоянному сгибанию сустава между пальцами и остальной частью стопы. Это исследование, однако, показывает, что обувь, которая удерживает этот сустав в дорсифлексии, потенциально может усугубить подошвенную фасцию, заставляя ее напрягаться сильнее.

Подошвенный фасциит, обострение подошвенной фасции, вызывает боль в нижней части стопы, обычно около пятки, у двух миллионов человек в Соединенных Штатах каждый год, согласно предыдущим исследованиям. По словам Дэвиса, если определенный дизайн обуви не подходит людям, страдающим подошвенным фасциитом, это важно понять дизайнерам обуви.

"Это один из многих факторов, которые могут повлиять на дизайн обуви, но это не делает его неважным", - сказал Дэвис. "Подошвенный фасциит поражает миллионы людей каждый год и вытесняет профессиональных спортсменов. Нам нужно больше исследований, чтобы лучше понять стопу, чтобы мы могли лучше лечить подошвенный фасциит и другие проблемы, связанные со стопой ".