Science新闻:人类越来越懒?

【字体: www.ebiotrade.com 时间:2013年01月31日 来源:生物通

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  在英国七十年代风靡一时的喜剧团队Monty Python的网站上快速浏览一下,就会知道我们人类,或者说至少是这些喜剧演员们,从一点到另外一点之间有多少种行走方式了。那为什么我们出行要选择公交系统或其它代步工具呢,最新一项研究指出,这其中有一个深层次的生物学原因,令我们在不同情况下选择不同的方式……

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生物通报道:据Science杂志报道,在英国七十年代风靡一时的喜剧团队Monty Python的网站上快速浏览一下,就会知道我们人类,或者说至少是这些喜剧演员们,从一点到另外一点之间有多少种行走方式了。那为什么我们出行要选择公交系统或其它代步工具呢,最新一项研究指出,这其中有一个深层次的生物学原因,令我们在不同情况下选择不同的方式,了解这些方法,有助于科学家们设计出更好的假肢,和与人类更相似的机器人。

根据之前在跑步机上完成的实验,表明人们在进行每秒2至3米行进的时候,会出现行走和奔跑的不断更替,我们对于速度步伐的改变感到很正常,这是因为我们的身体和大脑能自动调整,试图将从一个地方到另一个地方所花费的能耗减少到最小:低于约2.3米/秒,步行消耗的能源较少,高出这个值,跑步就需要更好能耗。

不过,跑步机上速度实验并不是了解当你漫步于你家周围,如何行走的一个最佳的模型,来自美国俄亥俄州立大学(OSU)的研究人员想要了解,在真实世界里,我们是否天然的会采用能最小化能耗的方式,进行行走,因此他们召集了一些健康志愿者,让他们沿着长长的走廊,走上人行道,在充裕的时间里让这些志愿者完成250米的行程。

研究人员将得到的研究数据公布在Journal of the Royal Society Interface杂志上,这些结果清晰的证明了之前跑步机实验得出的理论:某个时间段里,人们在以低于2米/秒的速度到达目的地的旅程中会选择行走,而当他们需要以约3米/秒或更快速度前进时,就会跑起来了。

但是在这两个速度之间——这被文章作者,俄勒冈州立大学Manoj Srinivasan称之为“行走和跑步之间的灰色地带”,人们往往会混合使用这两种步态。虽然在两种方式上花费的确切时间因人而异,但是总体结果与前相似。“人们总是希望能以节省能源的方式前进,”Srinivasan说。

这篇论文是“(生物力学研究领域)的一项重要的发现”,来自加拿大卡尔加里大学的比较生物力学家John Bertram说,他未参与这项研究。此前,科学家们研究人类行走只是通过简单的观察和描述,并没有尝试了解其中的具体机制,这篇文章进行了精确的数学预测,实验性验证了关于运动的不同理论。

至少从目前来看,能量最小化这一理论是最新发现,表明令我们感到“自然”的行走过程,在某个速度上是维持这最小的能耗。因此如果机械工程师们设计的双足机器人也有这样的程序,就能令它们与人类一样行走和奔跑了。

同时,Srinivasan也希望能将这项研究应用到假肢的设计中,利用他的模型,“可以调整设备,令其尽量减少能源消耗”,这样就可能使假体感觉更“自然”。

(生物通:张迪)

Science新闻:Are We Built to Be Lazy?

 

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