yrikk
in
ru_jogging
Barefoot running strikes back (Бег босиком наносит ответный удар)
На просторах рунета, в темах, статьях и просто на форумах посвященных бегу, довольно много ссылок на статью в журнале Nature от 28 января 2010 года, как правило, ее называют "Биомеханика удара стопы". К сожалению, не то что перевода, самой статьи в инете не найдешь, ибо за все надо платить. Мне стало интересно, прочитать первоисточник, а после подумал, а почему бы с вами, друзья, не поделиться. Предупреждаю сразу, я переводчик еще тот, но смысл постарался донести в более не менее читабельном виде.
William L. Jungers
Предрасположенность к ходьбе и бегу на двух ногах отличает человека от обезьяны, и уже давно определяет адаптацию гоминидов, которые включают как людей, так и наши вымерших предков. Эта форма двигательной активности (прямохождение) существует в течение миллионов лет, и мы использовали ее более 99% от этого времени. Однозначно, особенность строения человеческой стопы, является следствием прямохождения босиком, которое все еще является нормой в некоторых частях мира. Поэтому биомеханические исследования Либермана и его коллег по этому вопросу имеют значение для интерпретации эволюции человека. Исследование также имеет полезную информацию для спортивной медицины и разработчиков беговой обуви. (Окончательное заключение: я не бегаю больше, как в обуви, так и без)
Большинство обутых бегунов сегодня делают первоначальный контакт с грунтом задней частью стопы (пяткой, или RFS). Опытные босые бегуны, которых наблюдали в данном исследовании, приземлялись во многом в зависимости от условий - иногда на пятку, но чаще избегали приземляться на пятку, так как было больно, за счет постоянной высокой ударной нагрузки (или временной). Приземление на всю стопу (середина стопы, или MFS), или на поперечный свод (передняя часть стопы или FFS), имеет предсказуемый, и некоторые сказали бы, желательные последствия для биомеханики ходьбы. В FFS и некоторых MFS центр давления при ударе естественно находится в передней части стопы, затем перемещается к пятке на короткое время, так как при беге пальцы ног быстро снова отрываются от земли. В случае приземления на пятку бегун почти не опирается на носок, только при окончательном отрыве стопы. (Спринтеры, будь они обутые или нет, начинают бежать с носка, но по разным механическим причинам.)Среди других отличийFFS, босые бегуны, как правило, выполняют более длинные шаги и приземляются во время бега более вертикальной ногой и голеностопом (понижение центра массы тела по отношению к силы удара). Это способствует уменьшению ударной нагрузки и «плавности хода». Высокая и мягкая пятка в современных кроссовках предназначена для комфорта, стабильности и для ослабления ударных нагрузок при беге с пятки RFS, которые могут быть связаны с некоторыми ортопедическими травмами.
Многогранные исследования Либермана и его коллег, подтверждают и расширят то, что известно об основах механики бега босиком, как они развивают колебательну модель стопы и ноги в качестве «L-образный двойного маятника» с теми же размерами, типичными для голени и стопы . Затем они рассчитали, каким количеством энергии такой маятник обменивается с грунтом, когда он сталкивается в различных точках и с разной жесткостью. Они также расширили сравнительную базу данных человека, изучая феномен не только в долгосрочной перспективе, босых бегунов в лабораторных условиях, но и на родной земле бегунов в Африке (рис. 1). Исследователи считают, что FFS (и некоторые MFS) снижает эффективную массу приходящуюся на стопу и преобразует некоторую поступательную энергию в энергию вращения; икроножные мышцы контролируют падение пятки, и FFS бегуны имеют преимущество при сохранении энергии как в ахилловом сухожилие, так и продольном своде стопы. По этому FFS и MFS бегунам требуется большая сила ног и икроножных мышц, чтобы избежать неудобное и потенциально вредное воздействие на очень жестких поверхностях при беге босиком.
Результаты этого исследования дополняют и укрепляют гипотезу Брамбле и Либермана endurance-running hypothesis (ERH) о изменении человеческого тела с появлением рода Homo. Гораздо раньше, версия о прямохождении австралопитеков (например 'Люси', Австралопитек афарский) была долгоживущей и пользовалась большим успехом. Тем не менее, это скелетная конструкция стала крупной из-за близости границы плиоцена / плейстоцена около 2 млн лет назад. Более длинные задние конечности и короткие пальцы являются частью этой новой формы, и если гипотеза (ERH) является правильной, эволюция этих функций наряду с полностью арочной формы стопы, вероятно, напрямую связано с хождением босиком как неотъемлемая часть адаптивной стратегии для преследования и охоты. Босая нога австралопитеков хорошо подходит для ходьбы с пятки и, возможно, для коротких, быстрых спринтов. Но Люси не была марафонецем.
В блогосфере и популярных журналах много дискуссий о беге босиком, с отзывами о нем, как о более «естественном» и менее травматичном стиле, часто с поклоном к гипотезе (ERH) , мол приматы эволюционировали босыми. Иногда пропаганда босоногих может использовать евангельский подтекст. Но ясно также, что компании по производству и дизайну обуви обращают внимание, и они должны принять к сведению это новое исследование. Босая нога как конструкции для обуви в настоящее время в моде, даже если они по-прежнему составляют лишь небольшой кусочек огромного приработки обувной промышленности. Многие обутые бегуны никогда не получают травмы, однако имеющиеся данные показывают, что по крайней мере некоторые (19-79%) их получают. Хотя и нет доказательств того, что бег в обуви, особенно HiTech или PCECH (контроль пронации, повышенная мягкая пятка) версиях, вызывает травмы, на мой взгляд, нет никаких убедительных доказательств того, что это их предотвращает. Тем не менее, есть данные, что используемая обувь является вероятным источником некоторых видов хронических заболеваний стопы.
Дополнительные исследования, Либермана и др. обязаны предоставлять данные, мнение, тестируемые модели и научное объяснение вместо анекдотов. Очевидно также, что тщательно проведенные биомедицинские исследования с подходом на основе фактических данных крайне необходимы для оценки взаимных претензий относительно того, что является лучшей обувью для ноги бегуна. Это будет интересно посмотреть, куда следующая нога опустится и как ее обернут.
A commitment to walking and running on two legs distinguishes humans from apes, and has long been the defining adaptation of the hominins - the lineages that include both humans and our extinct relatives. This form of locomotion (bipedalism) has been around for millions of years, and we have been unshod for more than 99% of that time. The uniquely specialized anatomy of the human foot is thus a product of barefoot bipedalism, which is still the norm in parts of the world. Lieberman and colleagues’ biomechanical research on the subject (page 531 of this issue), therefore has implications for interpreting human evolution. It also has some potentially useful and thought-provoking implications for sports medicine and running-shoe design. (Full disclosure: I don’t run any more, either barefoot or in shoes.)
Most shod runners today make initial contact with the ground heel-first (rear-foot striking, or RFS). Experienced barefoot runners, like the ones observed for this study, land on the ground in many ways depending on the conditions - sometimes RFS, but more often avoiding landing heel-first because it hurts owing to repetitive, high-impact forces (or transients). A more anterior landing on a flat foot (mid-foot striking, or MFS), or on the lateral ball of the foot (fore-foot striking, or FFS), has predictable, and some would say desirable, consequences for pedal biomechanics. In FFS and some MFS, the foot’s centre of pressure necessarily starts more anterior at contact and then moves backward briefly before moving forward again for toeing-off. (Sprinters, whether shod or not, also run on their forefeet, but for different mechanical reasons.) Among other differences, FFS barefoot runners tend to take shorter strides and to run with greater vertical leg and ankle compliance (the lowering of the body’s centre of mass relative to the force of the impact). This serves to blunt the transient force and results in a less jarring, ‘smoother ride’. The elevated and cushioned heel of most modern running shoes is designed for comfort, stability and to attenuate the transient forces of heel-strike in RFS running that may be linked to some orthopaedic injuries.
Lieberman and colleagues’ multifaceted study corroborates and extends what is known about the basic mechanics of barefoot running, as they develop a collisional model of the foot and leg as an ‘L-shaped double pendulum’ with the same dimensions as a typical shank and foot. They then calculate how much energy such a pendulum exchanges with the ground when it collides at different points and with a stiff or compliant ankle. They also broaden the comparative human database by studying the phenomenon not only in long-term, habitual barefoot runners in a laboratory setting but also on the runners’ home turf in Africa (Fig. 1). They find that FFS (and some MFS) reduces the effective mass of the foot and converts some translational energy into rotational energy; the calf muscles control heel drop, and the FFS runner can take fuller advantage of elastic energy storage in both the Achilles tendon and the longitudinal arch of the foot. FFS and MFS runners therefore require more calf- and footmuscle strength, but avoid uncomfortable and potentially injurious impact transients even when barefoot on very hard surfaces.
The findings of this study complement and strengthen Bramble and Lieberman’s influential endurance-running hypothesis (ERH) for the transformation of the human body plan with the emergence of the genus Homo. The much earlier australopithecine version of bipedalism (as seen in ‘Lucy’, Australopithecus afarensis) was long-lived and a great success by any standard. However, this skeletal design received a major make-over near the Pliocene/ Pleistocene boundary about 2 million years ago. Longer hindlimbs and shorter toes are part of this new package, and if the ERH is correct, the evolution of these features along with a fully arched foot is probably linked directly to barefoot running as an integral part of an adaptive strategy for pursuit hunting. The australopithecine bare foot was well-suited for heel-to-toe walking and perhaps for short, rapid bursts of sprinting. But Lucy was not a marathoner.
The blogosphere and popular magazines are full of debate about barefoot running, with testimonials to it as a more ‘natural’ and less injury-prone style, and often with a nod to the ERH and an appeal to the evolutionary primacy of the unshod foot. Sometimes barefoot advocacy can take on evangelical overtones. But it is also clear that running-shoe companies and other footwear designers are paying attention, and they should take note of this new study. Barefoot-like designs for footwear are currently the rage, even if they still constitute only a small slice of the enormous running-shoe industry. Many shod runners never develop injuries, but the available data indicate that at least some (19-79%) do. Although there is no hard proof that running in shoes, especially hitech or PCECH (pronation control, elevated cushioned heel) versions, causes injuries, in my view there is no compelling evidence that it prevents them either. However, there are data that implicate shoes more generally as a plausible source of some types of chronic foot problems.
More studies like that of Lieberman et al. are required to provide data instead of opinion, and testable models and scientific explanation instead of anecdotes. It is also apparent that a carefully designed biomedical study with an evidence-based approach is badly needed to assess the competing claims as to what, if anything, is the best cover for a runner’s foot. It will be interesting to see where the next foot falls, and how it is wrapped.
P.S. Если вдруг есть замечания по тексту, с радостью внесу исправления.
William L. Jungers
Предрасположенность к ходьбе и бегу на двух ногах отличает человека от обезьяны, и уже давно определяет адаптацию гоминидов, которые включают как людей, так и наши вымерших предков. Эта форма двигательной активности (прямохождение) существует в течение миллионов лет, и мы использовали ее более 99% от этого времени. Однозначно, особенность строения человеческой стопы, является следствием прямохождения босиком, которое все еще является нормой в некоторых частях мира. Поэтому биомеханические исследования Либермана и его коллег по этому вопросу имеют значение для интерпретации эволюции человека. Исследование также имеет полезную информацию для спортивной медицины и разработчиков беговой обуви. (Окончательное заключение: я не бегаю больше, как в обуви, так и без)
Большинство обутых бегунов сегодня делают первоначальный контакт с грунтом задней частью стопы (пяткой, или RFS). Опытные босые бегуны, которых наблюдали в данном исследовании, приземлялись во многом в зависимости от условий - иногда на пятку, но чаще избегали приземляться на пятку, так как было больно, за счет постоянной высокой ударной нагрузки (или временной). Приземление на всю стопу (середина стопы, или MFS), или на поперечный свод (передняя часть стопы или FFS), имеет предсказуемый, и некоторые сказали бы, желательные последствия для биомеханики ходьбы. В FFS и некоторых MFS центр давления при ударе естественно находится в передней части стопы, затем перемещается к пятке на короткое время, так как при беге пальцы ног быстро снова отрываются от земли. В случае приземления на пятку бегун почти не опирается на носок, только при окончательном отрыве стопы. (Спринтеры, будь они обутые или нет, начинают бежать с носка, но по разным механическим причинам.)Среди других отличийFFS, босые бегуны, как правило, выполняют более длинные шаги и приземляются во время бега более вертикальной ногой и голеностопом (понижение центра массы тела по отношению к силы удара). Это способствует уменьшению ударной нагрузки и «плавности хода». Высокая и мягкая пятка в современных кроссовках предназначена для комфорта, стабильности и для ослабления ударных нагрузок при беге с пятки RFS, которые могут быть связаны с некоторыми ортопедическими травмами.
Многогранные исследования Либермана и его коллег, подтверждают и расширят то, что известно об основах механики бега босиком, как они развивают колебательну модель стопы и ноги в качестве «L-образный двойного маятника» с теми же размерами, типичными для голени и стопы . Затем они рассчитали, каким количеством энергии такой маятник обменивается с грунтом, когда он сталкивается в различных точках и с разной жесткостью. Они также расширили сравнительную базу данных человека, изучая феномен не только в долгосрочной перспективе, босых бегунов в лабораторных условиях, но и на родной земле бегунов в Африке (рис. 1). Исследователи считают, что FFS (и некоторые MFS) снижает эффективную массу приходящуюся на стопу и преобразует некоторую поступательную энергию в энергию вращения; икроножные мышцы контролируют падение пятки, и FFS бегуны имеют преимущество при сохранении энергии как в ахилловом сухожилие, так и продольном своде стопы. По этому FFS и MFS бегунам требуется большая сила ног и икроножных мышц, чтобы избежать неудобное и потенциально вредное воздействие на очень жестких поверхностях при беге босиком.
Результаты этого исследования дополняют и укрепляют гипотезу Брамбле и Либермана endurance-running hypothesis (ERH) о изменении человеческого тела с появлением рода Homo. Гораздо раньше, версия о прямохождении австралопитеков (например 'Люси', Австралопитек афарский) была долгоживущей и пользовалась большим успехом. Тем не менее, это скелетная конструкция стала крупной из-за близости границы плиоцена / плейстоцена около 2 млн лет назад. Более длинные задние конечности и короткие пальцы являются частью этой новой формы, и если гипотеза (ERH) является правильной, эволюция этих функций наряду с полностью арочной формы стопы, вероятно, напрямую связано с хождением босиком как неотъемлемая часть адаптивной стратегии для преследования и охоты. Босая нога австралопитеков хорошо подходит для ходьбы с пятки и, возможно, для коротких, быстрых спринтов. Но Люси не была марафонецем.
В блогосфере и популярных журналах много дискуссий о беге босиком, с отзывами о нем, как о более «естественном» и менее травматичном стиле, часто с поклоном к гипотезе (ERH) , мол приматы эволюционировали босыми. Иногда пропаганда босоногих может использовать евангельский подтекст. Но ясно также, что компании по производству и дизайну обуви обращают внимание, и они должны принять к сведению это новое исследование. Босая нога как конструкции для обуви в настоящее время в моде, даже если они по-прежнему составляют лишь небольшой кусочек огромного приработки обувной промышленности. Многие обутые бегуны никогда не получают травмы, однако имеющиеся данные показывают, что по крайней мере некоторые (19-79%) их получают. Хотя и нет доказательств того, что бег в обуви, особенно HiTech или PCECH (контроль пронации, повышенная мягкая пятка) версиях, вызывает травмы, на мой взгляд, нет никаких убедительных доказательств того, что это их предотвращает. Тем не менее, есть данные, что используемая обувь является вероятным источником некоторых видов хронических заболеваний стопы.
Дополнительные исследования, Либермана и др. обязаны предоставлять данные, мнение, тестируемые модели и научное объяснение вместо анекдотов. Очевидно также, что тщательно проведенные биомедицинские исследования с подходом на основе фактических данных крайне необходимы для оценки взаимных претензий относительно того, что является лучшей обувью для ноги бегуна. Это будет интересно посмотреть, куда следующая нога опустится и как ее обернут.
A commitment to walking and running on two legs distinguishes humans from apes, and has long been the defining adaptation of the hominins - the lineages that include both humans and our extinct relatives. This form of locomotion (bipedalism) has been around for millions of years, and we have been unshod for more than 99% of that time. The uniquely specialized anatomy of the human foot is thus a product of barefoot bipedalism, which is still the norm in parts of the world. Lieberman and colleagues’ biomechanical research on the subject (page 531 of this issue), therefore has implications for interpreting human evolution. It also has some potentially useful and thought-provoking implications for sports medicine and running-shoe design. (Full disclosure: I don’t run any more, either barefoot or in shoes.)
Most shod runners today make initial contact with the ground heel-first (rear-foot striking, or RFS). Experienced barefoot runners, like the ones observed for this study, land on the ground in many ways depending on the conditions - sometimes RFS, but more often avoiding landing heel-first because it hurts owing to repetitive, high-impact forces (or transients). A more anterior landing on a flat foot (mid-foot striking, or MFS), or on the lateral ball of the foot (fore-foot striking, or FFS), has predictable, and some would say desirable, consequences for pedal biomechanics. In FFS and some MFS, the foot’s centre of pressure necessarily starts more anterior at contact and then moves backward briefly before moving forward again for toeing-off. (Sprinters, whether shod or not, also run on their forefeet, but for different mechanical reasons.) Among other differences, FFS barefoot runners tend to take shorter strides and to run with greater vertical leg and ankle compliance (the lowering of the body’s centre of mass relative to the force of the impact). This serves to blunt the transient force and results in a less jarring, ‘smoother ride’. The elevated and cushioned heel of most modern running shoes is designed for comfort, stability and to attenuate the transient forces of heel-strike in RFS running that may be linked to some orthopaedic injuries.
Lieberman and colleagues’ multifaceted study corroborates and extends what is known about the basic mechanics of barefoot running, as they develop a collisional model of the foot and leg as an ‘L-shaped double pendulum’ with the same dimensions as a typical shank and foot. They then calculate how much energy such a pendulum exchanges with the ground when it collides at different points and with a stiff or compliant ankle. They also broaden the comparative human database by studying the phenomenon not only in long-term, habitual barefoot runners in a laboratory setting but also on the runners’ home turf in Africa (Fig. 1). They find that FFS (and some MFS) reduces the effective mass of the foot and converts some translational energy into rotational energy; the calf muscles control heel drop, and the FFS runner can take fuller advantage of elastic energy storage in both the Achilles tendon and the longitudinal arch of the foot. FFS and MFS runners therefore require more calf- and footmuscle strength, but avoid uncomfortable and potentially injurious impact transients even when barefoot on very hard surfaces.
The findings of this study complement and strengthen Bramble and Lieberman’s influential endurance-running hypothesis (ERH) for the transformation of the human body plan with the emergence of the genus Homo. The much earlier australopithecine version of bipedalism (as seen in ‘Lucy’, Australopithecus afarensis) was long-lived and a great success by any standard. However, this skeletal design received a major make-over near the Pliocene/ Pleistocene boundary about 2 million years ago. Longer hindlimbs and shorter toes are part of this new package, and if the ERH is correct, the evolution of these features along with a fully arched foot is probably linked directly to barefoot running as an integral part of an adaptive strategy for pursuit hunting. The australopithecine bare foot was well-suited for heel-to-toe walking and perhaps for short, rapid bursts of sprinting. But Lucy was not a marathoner.
The blogosphere and popular magazines are full of debate about barefoot running, with testimonials to it as a more ‘natural’ and less injury-prone style, and often with a nod to the ERH and an appeal to the evolutionary primacy of the unshod foot. Sometimes barefoot advocacy can take on evangelical overtones. But it is also clear that running-shoe companies and other footwear designers are paying attention, and they should take note of this new study. Barefoot-like designs for footwear are currently the rage, even if they still constitute only a small slice of the enormous running-shoe industry. Many shod runners never develop injuries, but the available data indicate that at least some (19-79%) do. Although there is no hard proof that running in shoes, especially hitech or PCECH (pronation control, elevated cushioned heel) versions, causes injuries, in my view there is no compelling evidence that it prevents them either. However, there are data that implicate shoes more generally as a plausible source of some types of chronic foot problems.
More studies like that of Lieberman et al. are required to provide data instead of opinion, and testable models and scientific explanation instead of anecdotes. It is also apparent that a carefully designed biomedical study with an evidence-based approach is badly needed to assess the competing claims as to what, if anything, is the best cover for a runner’s foot. It will be interesting to see where the next foot falls, and how it is wrapped.
P.S. Если вдруг есть замечания по тексту, с радостью внесу исправления.