Studio: come il corpo umano corregge la corsa

Correre può essere facile, con ogni passo piacevole e leggero, oppure può essere difficile, con ogni passo complicato. In ogni caso, il corpo umano si sta costantemente calibrando e sta apportando correzioni microscopiche per impedirci di cadere.

I corridori costantemente – e inconsciamente – apportano piccole correzioni alla loro forma di corsa per mantenere i loro corpi in posizione verticale, questo ha rilevato uno studio recente.

“Si potrebbe pensare che correre sia solo una ripetizione di passi identici, e potrebbe sembrare così a occhio nudo “

ha detto Nidhi Seethapathi, autore principale dello studio. “Ma in realtà ci sono degli errori veramente piccoli che accadono quando corri, e devi costantemente apportare delle correzioni per evitare di cadere. I nostri muscoli e i nostri sensi non sono perfetti, e questo porta ad errori. Se non correggessimo questi errori che facciamo noi stessi, cadremmo. Il nostro studio indaga su come le persone correggono tali errori. ”

Lo studio faceva parte della tesi di dottorato di Seethapathi in ingegneria meccanica e aerospaziale presso la Ohio State University ed è stato pubblicato all’inizio di questo mese sulla rivista eLife. Da allora ha accettato una posizione post-dottorato presso l’Università della Pennsylvania.

“I compiti che il tuo corpo fa quasi inconsciamente hanno tutti questi piccoli movimenti dietro di loro“, ha detto Manoj Srinivasan, un co-autore dello studio e professore associato di ingegneria meccanica e aerospaziale nello stato dell’Ohio. “Quei piccoli movimenti erano ciò che stavamo cercando di capire.“

Per capire come gli umani corrono senza cadere, il team di ricerca ha messo i volontari su un tapis roulant e li ha fatti correre a tre diverse velocità costanti. Il team ha monitorato e misurato il movimento nel torso di ciascun corridore, il posizionamento di ciascun passo e la forza con cui la gamba spinge contro il suolo. I volontari erano corridori medi – non pantofolai, ma neanche maratoneti.

Hanno scoperto che quei corridori correggevano automaticamente le piccole deviazioni nel movimento dei loro torsi – il loro centro di massa – apportando lievi correzioni al punto in cui ogni passo era atterrato apportando minuscole regolazioni alla quantità di forza con cui la loro gamba colpiva il terra. Seethapathi e Srinivasan hanno scoperto che potevano prevedere come i corridori avrebbero cambiato i loro passi o la loro forza notando cambiamenti nella posizione dei loro torsi.

Hanno anche scoperto che i corridori, nel complesso, correggevano le imperfezioni in una fase del loro prossimo passo, indicando che il corpo umano ha la capacità di “aggiustare” la sua andatura in modo da rimanere in piedi. E le loro ricerche hanno dimostrato che le imperfezioni in un passo falso che avrebbero causato la caduta di un corridore sul lato sono state corrette più rapidamente degli errori che avrebbero causato il rovesciamento di un corridore in avanti o all’indietro.

Nessuno degli errori esaminati in questo studio includeva fattori esterni:

una buca nel pavimento durante la corsa, per esempio, o una radice di albero su una pista. Ma ciò che hanno mostrato è stata la grande capacità del corpo umano di mantenersi in piedi mentre si muoveva. Qualcosa che i robot, in generale, faticano a fare.

“Cerchiamo di lavorare all’incrocio tra robotica e movimento umano”, ha detto Seethapathi, “nel senso che usiamo metriche che sono tradizionalmente usate nella robotica sul movimento umano e che poi traggono ispirazione dagli esseri umani per informare il movimento robotico“.

Le scoperte dello studio potrebbero essere utilizzate per progettare robot in grado di camminare o correre senza rovesciarsi. Di costruire un esoscheletro che si muova in modo più intuitivo con il corpo umano, ha detto Srinivasan.

“In termini di movimento, gli umani sono di gran lunga superiori ai robot attuali”, ha detto Srinivasan. “La nostra ricerca è una sorta di ingegneria inversa del corpo umano per capire come gli esseri umani e gli animali controllano i loro corpi per svolgere questi compiti incredibili. Mentre camminare e correre forse non suonano sorprendenti per le persone – perché è qualcosa che quasi tutti gli esseri umani fanno quasi ogni giorno. Ci sono state molte sfide tecniche per realizzare un robot in grado di camminare o correre senza cadere, o di costruire un esoscheletro. Ad esempio, che può aiutare un umano a riprendere movimento mentre si riprende da un ictus “.

Un esoscheletro è esattamente quello che sembra. Uno scheletro meccanico, o parti di uno scheletro, che le persone indossano per aiutare il corpo umano a fare di tutto per sollevare oggetti pesanti per riprendere il movimento dopo una ferita o un ictus.

Questo studio si basa su precedenti ricerche nel laboratorio di Srinivasan che hanno esaminato i modi in cui gli esseri umani camminano.

Riferimenti:

Nidhi Seethapathi, Manoj Srinivasan. Le variazioni graduali della corsa umana rivelano come gli umani corrono senza cadere. eLife , 2019; 8 DOI: 7554 / eLife.38371