Los humanos evolucionaron para caminar con un resorte adicional en nuestro paso, como muestra un estudio del arco del pie

Un nuevo estudio muestra que los humanos pueden haber desarrollado un arco similar a un resorte para ayudarnos a caminar sobre dos piernas. Los investigadores que estudian la evolución del bipedalismo han planteado durante mucho tiempo la hipótesis de que el arco alto del pie nos ayuda a caminar al actuar como una palanca que impulsa el cuerpo hacia adelante.

Pero ahora, un equipo mundial de científicos ha descubierto que la flexión del arco se recupera en una posición erguida para caminar de manera más eficiente. Al correr, los efectos son mayores, lo que sugiere que la capacidad de correr de manera eficiente podría ser una compresión selectiva de un arco elástico que también hace que caminar sea más eficiente. Este descubrimiento podría ayudar a los médicos a mejorar los tratamientos para los problemas de los pies de los pacientes actuales.

dijo la Dra. Lauren Welty, primera autora del estudio Fronteras en bioingeniería y biotecnología, quien realizó la investigación mientras estaba en la Universidad de Queen y ahora está afiliado a la Universidad de Wisconsin-Madison. “Resulta que, en cambio, el arco con forma de resorte rebota para ayudar al tobillo a levantar el objeto”.

Paso a paso

La evolución de nuestros pies, incluido el arco medial elevado que nos distingue de los grandes simios, es fundamental para la marcha bípeda. Se cree que el arco les da a los homínidos un mayor apalancamiento cuando caminan erguidos: el mecanismo no está claro, pero cuando el movimiento del arco está restringido, correr requiere más energía. El rebote del arco puede convertirnos en corredores más eficientes al empujar la masa central del cuerpo hacia adelante o al compensar el trabajo mecánico que tenían que hacer los músculos.

Para probar estas hipótesis, el equipo seleccionó a siete participantes con movimiento de arco variable, que caminaron y corrieron mientras sus pies eran filmados por cámaras de captura de movimiento de rayos X de alta velocidad. Se midió la altura del arco de cada participante y se realizó una tomografía computarizada del pie derecho.

Los científicos crearon modelos rígidos y los compararon con el movimiento medido de los huesos del pie para probar el efecto del movimiento del arco en las articulaciones adyacentes. También midieron qué articulaciones contribuyeron más al rebote del arco, la contribución del rebote del arco al centro de masa y el empuje del tobillo.

Tiende a caminar en dos piernas.

Aunque los científicos esperaban encontrar que el rebote del arco ayudaba a la palanca rígida del arco a levantar el cuerpo, descubrieron que un arco rígido sin rebote hacía que el pie se levantara antes del suelo, probablemente reduciendo la eficiencia de los músculos de la pantorrilla, o que los huesos del tobillo se doblaran. más adelante de lo necesario.

La inclinación hacia adelante refleja la postura de un chimpancé que camina, en lugar de la postura erguida que caracteriza la marcha humana. El arco flexible ayudó a que el tobillo volviera a estar erguido, lo que permitió que la pierna se levantara del suelo con mayor eficacia. Este efecto es mayor cuando se corre, lo que sugiere que una carrera eficiente puede ser una presión evolutiva a favor de un arco flexible.

Los científicos también encontraron que la articulación entre dos huesos en el arco medial, el escafoides y el cuneiforme medial, es crucial para la flexibilidad del arco. Los cambios en esta articulación pueden ayudarnos a rastrear la evolución del bipedalismo en el registro fósil de los homínidos.

«El movimiento de nuestros pies parece permitirnos caminar y correr en línea recta en lugar de inclinarnos hacia adelante o dar el siguiente paso demasiado pronto», dijo el Dr. Michael Rainbow de la Universidad de Queen, autor principal.

capacidad curativa

Estos hallazgos también apuntan a vías de tratamiento para personas cuyos arcos son rígidos debido a una lesión o enfermedad: el soporte de flexibilidad del arco puede mejorar la movilidad general.

«Nuestro trabajo indica que permitir que el arco se mueva durante el empuje hace que la locomoción sea más eficiente», dijo Welty. «Si restringimos el movimiento del arco, probablemente habrá cambios correspondientes en el funcionamiento de otras articulaciones».

«En este punto, nuestra hipótesis requiere más pruebas porque necesitamos validar que las diferencias en el juego de pies entre las poblaciones conducen a los tipos de cambios que vemos en nuestra muestra limitada», dijo Rainbow. «Sin embargo, nuestro trabajo allana el camino para una nueva y emocionante vía de investigación».