Gli esseri umani si sono evoluti per camminare con una molla in più nel nostro passo
Gli scienziati scoprono che l’arco flessibile del piede umano potrebbe averci aiutato a correre e camminare in posizione eretta
Un nuovo studio ha dimostrato che gli esseri umani potrebbero aver sviluppato un arco simile a una molla per aiutarci a camminare su due piedi. I ricercatori che studiano l’evoluzione della camminata bipede hanno a lungo ipotizzato che l’arco del piede rialzato ci aiuti a camminare agendo come una leva che spinge il corpo in avanti. Ma un team globale di scienziati ha ora scoperto che il contraccolpo dell’arco flessibile riposiziona la caviglia in posizione eretta per una camminata più efficace. Gli effetti nella corsa sono maggiori, il che suggerisce che la capacità di correre in modo efficiente potrebbe essere stata una pressione selettiva per un arco flessibile che ha reso anche la camminata più efficiente. Questa scoperta potrebbe persino aiutare i medici a migliorare i trattamenti per i problemi ai piedi dei pazienti di oggi.
“Inizialmente pensavamo che l’arco a molla aiutasse a sollevare il corpo nella fase successiva”, ha affermato la dott.ssa Lauren Welte, prima autrice dello studio in Frontiers in Bioengineering and Biotechnology , che ha condotto la ricerca mentre era alla Queen’s University con l’Università del Wisconsin-Madison. “Si scopre che invece l’arco a molla si ritrae per aiutare la caviglia a sollevare il corpo.”
Passo dopo passo
L’evoluzione dei nostri piedi, compreso l’arco mediale rialzato che ci distingue dalle grandi scimmie, è cruciale per la camminata bipede. Si pensa che l’arco dia agli ominini più leva quando camminano eretti: il meccanismo non è chiaro, ma quando il movimento dell’arco è limitato, la corsa richiede più energia. Il rinculo dell’arco potrebbe potenzialmente renderci corridori più efficienti spingendo in avanti la massa centrale del corpo o compensando il lavoro meccanico che i muscoli dovrebbero altrimenti svolgere.
Per indagare su queste ipotesi, il team ha selezionato sette partecipanti con diversa mobilità dell’arco plantare, che camminavano e correvano mentre i loro piedi venivano ripresi da telecamere di motion capture a raggi X ad alta velocità. È stata misurata l’altezza dell’arco di ciascun partecipante e i loro piedi destri sono stati sottoposti a scansione TC. Gli scienziati hanno creato modelli rigidi e li hanno confrontati con il movimento misurato delle ossa del piede per testare l’effetto della mobilità dell’arco sulle articolazioni adiacenti. Hanno anche misurato quali articolazioni contribuissero maggiormente al rinculo dell’arco e il contributo del rinculo dell’arco al centro di massa e alla propulsione della caviglia.
Appoggiarsi al bipedismo
Sebbene gli scienziati si aspettassero di scoprire che il rinculo dell’arco aiutasse la leva rigida dell’arco a sollevare il corpo, hanno scoperto che un arco rigido senza rinculo faceva sì che il piede si staccasse presto dal suolo, probabilmente diminuendo l’efficienza dei muscoli del polpaccio, oppure sporse troppo in avanti le ossa della caviglia. L’inclinazione in avanti rispecchia la postura degli scimpanzé che camminano, piuttosto che la posizione eretta caratteristica dell’andatura umana. L’arco flessibile ha aiutato a riposizionare la caviglia in posizione verticale, il che consente alla gamba di staccarsi da terra in modo più efficace. Questo effetto è ancora maggiore durante la corsa, suggerendo che una corsa efficiente potrebbe essere stata una pressione evolutiva a favore dell’arco flessibile.
Gli scienziati hanno anche scoperto che l’articolazione tra due ossa nell’arco mediale, il navicolare e il cuneiforme mediale, è cruciale per la flessibilità dell’arco. Le modifiche a questa articolazione potrebbero aiutarci a tracciare lo sviluppo del bipedismo nella documentazione sui fossili di ominidi.
“La mobilità dei nostri piedi sembra permetterci di camminare e correre in posizione eretta invece di accovacciarci in avanti o spingerci troppo presto per fare il passo successivo”, ha affermato il dottor Michael Rainbow della Queen’s University, autore senior.
Potenziale terapeutico
Questi risultati suggeriscono anche percorsi terapeutici per le persone i cui archi sono rigidi a causa di lesioni o malattie: sostenere la flessibilità dell’arco potrebbe migliorare la mobilità complessiva.
“Il nostro lavoro suggerisce che consentire all’arco di muoversi durante la propulsione rende il movimento più efficiente”, ha affermato Welte. “Se limitiamo il movimento dell’arco, è probabile che ci siano cambiamenti corrispondenti nel funzionamento delle altre articolazioni”.
“In questa fase, la nostra ipotesi richiede ulteriori test perché dobbiamo verificare che le differenze nella mobilità del piede nella popolazione portino ai tipi di cambiamenti che vediamo nel nostro campione limitato”, ha affermato Rainbow. “Detto questo, il nostro lavoro pone le basi per una nuova entusiasmante strada di indagine”.