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为探究半视野眼罩对左右侧优势个体步态和肌肉活动的影响,匈牙利体育科学大学研究人员开展相关研究。结果显示半视野眼罩不影响步态运动学,但存在组间差异,且肌肉激活有不同。该研究为理解视觉与步态关系提供依据,值得一读。
在我们的日常生活中,走路是再平常不过的事了。可你有没有想过,视觉在我们走路的过程中起着什么样的作用呢?其实,视觉对人类的行走有着至关重要的影响。要是周边视觉出现了问题,人们可能会失去平衡,走路变得小心翼翼,甚至要用脚去摸索地面。而且,人在使用大脑时存在着一种现象,就是倾向于用大脑的一侧来处理诸如语言、说话、面部识别等功能,这就是所谓的大脑半球偏侧化(hemispheric lateralization)。这种偏侧化也导致了人们在运动控制方面存在差异,比如左撇子和右撇子在进行一些简单动作时,使用的生物力学和神经肌肉控制策略就不一样。
那视觉和这种偏侧化在走路这件事上又有着怎样的联系呢?之前的研究发现,健康成年人在视觉空间任务中存在向左的空间偏差,也就是说,他们对空间左右两侧的感知并不相同。理论上讲,使用半视野眼罩(half-field eye patching glasses)可能会减少来自一侧视野的视觉输入,进而影响对侧的大脑皮质和皮质下结构。但问题来了,之前半视野眼罩大多是用于有空间忽视问题的患者,对于健康成年人,佩戴半视野眼罩在他们进行视觉运动任务甚至走路时,是否会改变他们的空间偏差,这一点还不清楚。而且,在走路时,视觉、平衡感和各种感觉输入需要相互配合,那么遮住一半视野的眼罩,会不会对左撇子和右撇子的行走产生不同的影响呢?目前,这方面的研究还是空白。
为了弄清楚这些有趣又重要的问题,来自匈牙利体育科学大学的研究人员在《Scientific Reports》期刊上发表了一篇名为《Half-field eye patching does not affect gait kinematics and muscle activation: a cross-over study in left- and right-side dominant healthy adults》的论文。他们通过一系列实验研究发现,半视野眼罩并不会影响参与者的步态运动学(gait kinematics)特征;不过,在一些选定的步态运动学参数上,不同侧别优势的参与者之间存在差异。在肌肉活动方面,内侧腓肠肌(medial gastrocnemius)和股二头肌(biceps femoris)在步态周期的特定阶段,其激活情况在参与者的优势腿和非优势腿之间存在差异,而且内侧腓肠肌激活的终点还受到侧别优势的影响。这一研究成果为我们理解视觉、侧别优势与步态之间的关系提供了重要的依据。
研究人员为了开展这项研究,用到了几个关键的技术方法。首先,他们招募了左、右侧优势的健康参与者,通过爱丁堡利手量表(Edinburgh Handedness Inventory)来确定参与者的利手情况,用单脚或双脚技能测试确定腿的优势侧 。实验中,参与者要在跑步机上以自己选择的速度进行行走测试,每次测试前都有 6 分钟的适应时间。在行走过程中,研究人员使用光学运动捕捉系统(OptiTrack)来记录参与者下肢的运动轨迹,还通过无线肌电系统(Cometa Wave Plus)记录相关肌肉的肌电信号(EMG signals) 。最后,对采集到的数据进行了一系列的统计分析,从而得出结论。
下面我们来详细看看研究结果。
运动学数据结果
研究人员通过光学运动捕捉系统,对参与者的步态进行了细致的分析。他们发现,不管是戴哪种半视野眼罩,都没有对参与者的步态运动学产生明显影响。这可有点出乎他们的意料,毕竟之前推测半视野眼罩会干扰视觉输入,进而影响步态。后来分析原因,可能是因为在跑步机上行走限制了脚的放置方式和位置,使得步态不是完全由参与者自主产生的,减少了因半视野眼罩干扰而进行细微运动调整的可能性。也有可能是在当前的实验条件下,半视野眼罩带来的干扰相对较小,不足以改变步态运动学特征。还有可能是确定侧别优势的方式不太合适,研究人员是根据利手和利脚来确定侧别优势的,也许这并不是一个最佳选择。
不过,在研究过程中,研究人员也有了一些其他有趣的发现。不同侧别优势的参与者在一些步态参数上存在差异。比如,右侧优势的参与者在步长、步速、最小脚趾离地间隙(MTC)等参数上,和左侧优势的参与者就不一样。而且,右侧优势的参与者步宽更大,但变异性更小;他们的踝关节和膝关节活动范围(ROM)也更大。这些差异表明,侧别优势可能会影响人们的步态控制机制。
肌电数据结果
在肌电数据方面,研究人员发现,内侧腓肠肌和股二头肌在步态周期的特定阶段,其 RMS 值(一种衡量肌电活动强度的指标)在优势腿和非优势腿之间存在差异,非优势腿的肌肉激活程度更低。这说明在走路时,不同的腿在肌肉使用上是有区别的。
另外,虽然不同视觉条件下肌肉的平均肌电活动没有明显差异,但在肌肉激活和去激活的时间上,还是能看到一些细微但值得注意的变化。比如,当左眼被遮住时,右侧的一些肌肉,像内侧腓肠肌和胫骨前肌(tibialis anterior)激活会变晚、去激活会变早,而右侧股二头肌则会更早激活。这可能是身体为了应对视觉反馈减少而做出的补偿性反应,目的是维持关节的稳定性。同样,当右眼被遮住时,左侧的相关肌肉也会出现类似的时间变化。
综合研究结论和讨论部分来看,这项研究有着重要的意义。它让我们了解到,半视野眼罩对健康成年人的步态运动学和肌肉激活影响不大,但侧别优势确实会在某些方面影响人们走路时的生物力学和神经肌肉控制策略。不过,这项研究也存在一些不足之处,比如样本量相对较小,可能无法检测出视觉条件之间的所有差异;确定侧别优势时没有考虑眼优势;实验是在跑步机上进行的,限制了自然步态模式等 。
但这并不妨碍它为后续研究指明方向。未来的研究可以基于眼优势来确定侧别优势,让参与者在走廊里自由行走,这样能更真实地观察半视野眼罩对步态和肌肉激活的影响。而且,还可以研究半视野眼罩对老年人、视觉或神经功能受损患者的影响。相信在未来,随着研究的不断深入,我们会对视觉、侧别优势和步态之间的关系有更全面、更深入的认识,这不仅有助于我们更好地理解人体运动的奥秘,还可能为相关疾病的治疗和康复提供新的思路和方法。