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Articulo de referencia

Transición de caminar a correr

La locomoción humana se considera que adopta dos formas principales: caminar y correr . En cambio, muchos cuadrúpedos presentan tres formas distintas de locomoción: caminar, tro...

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La locomoción humana se considera que adopta dos formas principales: caminar y correr . En cambio, muchos cuadrúpedos presentan tres formas distintas de locomoción: caminar, trotar y galopar. Caminar es una forma de locomoción definida por una fase de doble apoyo, en la que ambos pies están en el suelo simultáneamente. Correr es una forma de locomoción que no presenta esta fase de doble apoyo (pasando a una fase de doble flotación).

Velocidad de transición preferida

La velocidad de transición preferida (VTP) es la velocidad a la que un organismo cambia típicamente de una marcha a otra. Los humanos cambian espontáneamente de caminar a correr a medida que aumenta la velocidad. En los humanos, la velocidad de transición preferida de caminar a correr suele producirse alrededor de 2,0  m/s (7,2  km/h; 4,5  mph), aunque se han observado ligeras diferencias según la metodología de prueba. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]

¿Por qué pasar de caminar a correr en el PTS?

Los seres humanos son capaces de caminar a velocidades superiores a 2,0  m/s y de correr a velocidades inferiores a 2,0  m/s. Dado que los humanos pueden caminar o correr al mismo ritmo, los investigadores han intentado explicar por qué eligen la velocidad de transición que utilizan.

Los primeros investigadores sugirieron que los humanos pasan de caminar a correr para minimizar los costos energéticos. [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] Estos investigadores sugirieron que el costo energético de correr a más de 2,0  m/s es menor que el de caminar a esa velocidad. Por el contrario, se sugirió que correr a velocidades inferiores a 2,0  m/s es más costoso que caminar a esas velocidades.

Esta visión permaneció prácticamente indiscutida hasta finales de la década de 1980. Desde entonces, varios estudios han demostrado que la transición de caminar a correr en realidad produce un aumento del gasto energético, mientras que otros estudios han respaldado un beneficio energético derivado de dicha transición. [ 9 ] [ 10 ] Desde que se cuestionó por primera vez la visión de la optimización energética, se han explorado diversos factores mecánicos, cinéticos y cinemáticos para explicar la transición. Se han encontrado correlaciones de débiles a moderadamente fuertes entre varias variables y el PTS, pero el trabajo de diversos investigadores en las décadas de 1990 y 2000 coincide en que, en última instancia, la fatiga y la incomodidad (o la fatiga/incomodidad inminente) en el tibial anterior y otros músculos dorsiflexores del tobillo constituyen el estímulo principal para la transición de caminar a correr en los seres humanos. [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]

Factores energéticos

La energía del movimiento se mide generalmente de forma indirecta a través del consumo de oxígeno. La mayor parte de la energía para caminar se produce mediante la combustión de nutrientes en presencia de oxígeno (a diferencia del ejercicio anaeróbico o de alta intensidad, que depende cada vez más de energía que no requiere oxígeno para su descomposición). El consumo de oxígeno aumenta al pasar de caminar a correr, a pesar de que la Escala de Esfuerzo Percibido (RPE) disminuye. [ 9 ] Por lo tanto, las personas sienten que no se esfuerzan tanto al cambiar de caminar a correr, aunque su gasto energético haya aumentado. Los humanos tendrían que pasar a correr a velocidades mucho mayores que 2,0  m/s (4,5  mph) para que la transición representara una disminución en el consumo de energía.

Factores mecánicos

En las especies cuadrúpedas, existe una fuerte correlación entre la masa corporal y la velocidad de transición preferida del trote al galope. [ 6 ] Sin embargo, en los humanos ningún factor antropométrico individual explica la velocidad de transición preferida en un grado similar. En los humanos, las correlaciones más fuertes entre las mediciones antropométricas y la velocidad de transición preferida provienen de mediciones relacionadas con la longitud de las piernas, con una correlación débil entre la velocidad de transición preferida y la masa corporal. [ 14 ] [ 2 ] En estos estudios, las correlaciones más fuertes provinieron de mediciones de altura total y longitud de la pierna inferior.

Considerando la marcha con el modelo de péndulo invertido , se puede predecir la velocidad máxima alcanzable con el número de Froude , F = v² / lg , donde v² = velocidad al cuadrado, l = longitud de la pierna y g = gravedad. El número de Froude es un valor adimensional que representa la relación entre la fuerza centrípeta y la fuerza gravitatoria durante la marcha. Si el cuerpo se considera una masa que se mueve a través de un arco circular centrado sobre el pie, el número de Froude máximo teórico es 1,0, donde las fuerzas centrípeta y gravitatoria son iguales. Con un número mayor que 1,0, la fuerza gravitatoria no sería lo suficientemente fuerte como para mantener el cuerpo en un plano horizontal y el pie no tocaría el suelo. Los humanos hacen la transición de caminar a correr con un número de Froude alrededor de 0,5, [ 13 ] [ 15 ] incluso en condiciones que simulan gravedad reducida. [ 3 ]

Factores cinéticos

Los factores cinéticos articulares parecen ser importantes para desencadenar las transiciones de trote a galope en los cuadrúpedos . [ 16 ] [ 15 ] [ 17 ] La tensión en los huesos, particularmente en las articulaciones, se reduce después de una transición en estos animales; sin embargo, esto no ocurrió durante la transición de paso a trote en estos animales. Por lo tanto, la transición puede ser desencadenada por diferentes eventos entre especies y en las transiciones de trote a galope en comparación con las transiciones de paso a trote en estos animales.

En humanos, algunos creen que el PTS ocurre en niveles críticos de momentos y potencia de dorsiflexión del tobillo. [ 12 ] [ 18 ] Los músculos dorsiflexores muestran altos niveles de activación al caminar cerca del PTS y los sujetos humanos describen sentir fatiga en estos músculos. [ 19 ] Las calificaciones de esfuerzo percibido (RPE) también disminuyen después de la transición a correr, a pesar de un mayor gasto energético.

Los músculos dorsiflexores son pequeños en comparación con otros músculos importantes de la pierna que intervienen en la locomoción, como los glúteos , los isquiotibiales , los cuádriceps y los flexores plantares del tobillo. Estos músculos deben ejercer una gran fuerza en dos momentos de la marcha a alta velocidad: 1) Al inicio de la fase de apoyo, cuando el talón toca el suelo y los dedos del pie deben estabilizarse para evitar que la parte delantera del pie golpee el suelo. 2) Durante la fase de balanceo, la pierna trasera se mueve por delante del pie apoyado en el suelo y los dedos del pie deben elevarse para evitar que choquen con el suelo. Debido a su tamaño relativamente pequeño, estos músculos tienden a fatigarse rápidamente cuando se les exige ejercer una gran fuerza durante la marcha a alta velocidad. La transición a la carrera reduce la carga sobre los músculos dorsiflexores y disminuye la sensación de incomodidad asociada a la fatiga de estos músculos.

Referencias

  1. ↑ Raynor, Annette J; Yi, Chow Jia; Abernethy, Bruce; Jong, Quek Jin (2002). "¿Están las transiciones en la marcha humana determinadas por factores mecánicos, cinéticos o energéticos?". Human Movement Science . 21 ( 5–6 ): 785–805 . doi : 10.1016/S0167-9457(02)00180-X . PMID 12620720 . 
  2. 1 2 Hanna, Alastair; Abernethy, Bruce; Neal, Robert J.; Burgess-Limerick, Robin (2000). "Desencadenantes de la transición entre la marcha y la carrera humanas" . En Sparrow, William Anthony (ed.). Energética de la actividad humana . Human Kinetics. pp. 124–64 . ISBN  978-0-88011-787-6.
  3. 1 2 Kram, R; Domingo, A; Ferris, DP (1997). "Efecto de la gravedad reducida en la velocidad de transición preferida entre caminar y correr" . Journal of Experimental Biology . 200 (4): 821– 6. doi : 10.1242/jeb.200.4.821 . PMID 9076966 . 
  4. ↑ Turvey, MT; Holt, KG; Lafiandra, ME; Fonseca, ST (1999). "¿Se pueden determinar las transiciones hacia y desde la carrera y el costo metabólico de la carrera a partir de la energía cinética de la carrera?". Journal of Motor Behavior . 31 (3): 265– 78. doi : 10.1080/00222899909600993 . PMID 20037043 . 
  5. ↑ Cavagna, GA; Heglund, NC; Taylor, CR (1977). "Trabajo mecánico en la locomoción terrestre: dos mecanismos básicos para minimizar el gasto energético". American Journal of Physiology . 233 (5): R243–61. doi : 10.1152/ajpregu.1977.233.5.R243 . PMID 411381 . 
  6. 1 2 Heglund, NC; Taylor, CR (1988). "Velocidad, frecuencia de zancada y coste energético por zancada: ¿Cómo cambian con el tamaño corporal y la marcha?" . Journal of Experimental Biology . 138 (1): 301– 18. doi : 10.1242/jeb.138.1.301 . PMID 3193059 . 
  7. ↑ Hoyt, Donald F.; Taylor, C. Richard (1981). "La marcha y la energética de la locomoción en los caballos". Nature . 292 (5820): 239– 40. Bibcode : 1981Natur.292..239H . doi : 10.1038/292239a0 .
  8. ↑ McMahon, TA (1985). "El papel de la compliancia en las marchas de los mamíferos" . Journal of Experimental Biology . 115 (1): 263– 82. doi : 10.1242/jeb.115.1.263 . PMID 4031769 . 
  9. 1 2 HRELJAC, ALAN (1993). "Velocidades de transición de la marcha preferidas y energéticamente óptimas en la locomoción humana". Medicine & Science in Sports & Exercise . 25 (10): 1158– 1162. doi : 10.1249/00005768-199310000-00012 . PMID 8231761 . 
  10. ↑ Sasaki, Kotaro; Neptune, Richard R. (abril de 2006). "Trabajo mecánico muscular y utilización de energía elástica durante la marcha y la carrera cerca de la velocidad de transición de la marcha preferida". Gait & Posture . 23 (3): 383– 390. doi : 10.1016/j.gaitpost.2005.05.002 . ISSN 0966-6362 . PMID 16029949 .  
  11. ↑ Prilutsky, BI; Gregor, RJ (2001). "Las acciones musculares relacionadas con el balanceo y el apoyo desencadenan de manera diferencial las transiciones entre caminar y correr en humanos" . The Journal of Experimental Biology . 204 (13): 2277–87 . doi : 10.1242/jeb.204.13.2277 . PMID 11507111 . 
  12. 1 2 MacLeod, Toran D.; Hreljac, Alan; Imamura, Rodney (2006). Factores cinéticos internos y la velocidad de transición preferida en humanos (PDF) . Reunión anual de la Sociedad Americana de Biomecánica.
  13. 1 2 Hreljac, Alan (1995). "Determinantes de la velocidad de transición de la marcha durante la locomoción humana: factores cinemáticos". Journal of Biomechanics . 28 (6): 669– 77. doi : 10.1016/0021-9290(94)00120-S . PMID 7601866 . 
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  17. ↑ Farley, Claire T.; Taylor, C. Richard (1991). "Un desencadenante mecánico para la transición trote-galope en caballos". Science . 253 (5017): 306–8 . Bibcode : 1991Sci...253..306F . doi : 10.1126/science.1857965 . PMID 1857965 . 
  18. ↑ Hreljac, A; Imamura, RT; Escamilla, RF; Edwards, WB; MacLeod, T (2008). "La relación entre los factores cinéticos articulares y la velocidad de transición de la marcha a la carrera durante la locomoción humana". Journal of Applied Biomechanics . 24 (2): 149– 57. doi : 10.1123/jab.24.2.149 . PMID 18579907 . S2CID 24584954 .  
  19. ↑ Hreljac, Alan; Arata, Alan; Ferber, Reed; Mercer, John A.; Row, Brandi S. (2001). "Análisis electromiográfico del papel de los dorsiflexores en la transición de la marcha durante la locomoción humana". Journal of Applied Biomechanics . 17 (4): 287– 96. doi : 10.1123/jab.17.4.287 .