Når man skal skynde seg, og beina beveger seg raskere og raskere, er kroppen innrettet på en måte som gjør at den automatisk slår over i løp i stedet for gange. Nå har danske forskere funnet ut hvorfor. (Foto: Rawpixel.com / Shutterstock / NTB scanpix)
Derfor begynner du automatisk å løpe når du skal skynde deg
Danske forskere viser hvorfor beina skifter fra å gå til å løpe når man har dårlig tid. Resultatene kan brukes til å hjelpe personer med alvorlige lammelser eller til å skape supersoldater, sier forsker.
Om forsøket
I den nye studien har forskerne gjennomført to forskjellige forsøk med 26 forsøkspersoner på tredemøller.
I det ene forsøket ble forsøksdeltakerne bedt om å stille inn tredemøllen til den farten som de fant mest behagelig å gå eller løpe i (behavioral attractors). Deretter fastslo forskerne forsøkspersonenes skrittfrekvens ved både løp og gang.
Senere observerte forskerne forsøkspersonenes skrittfrekvens, mens de langsomt økte farten på tredemøllen.
Dermed kunne de dokumentere at forsøkspersonene slo over i løp, når de var akkurat mellom de to behavioral attractorens – altså akkurat mellom de to skrittfrekvensene.
Antagelig har alle mennesker erfaring med å skynde seg.
Beina går raskere og raskere, og gangarten blir mer og mer anstrengt, helt til beina plutselig går over til å løpe.
Det er en brå overgang fra den ene formen for bevegelse til den andre, og forskere har lenge undret seg over hva som får oss til å skifte over.
En ny studie om dette er nå publisert i Scientific Reports.
Forskningen peker på et optimalt tempo for både gange og løp.
– Det skjer en hel masse ting når vi skifter fra å gå til å løpe. Andre muskler blir aktivert, koordinasjonen blir annerledes. Det må justeres for at bevegelsen skal bli effektiv. Vi viser når kroppen gjennomfører den justeringen. Vi har også en teori om hvorfor det skjer, forteller en av forskerne bak den nye studien, førsteamanuensis Ernst Albin Hansen fra institutt for medisin og helseteknologi ved Aalborg universitet.
Kan brukes av soldater
Ifølge Ernst Albin Hansen kan dette hjelpe folk med alvorlige skader i ryggmargen eller de som vil skape bedre soldater.
For eksempel arbeider hæren i mange land med å utvikle eksoskjeletter til soldatene. Det vil si at de forsøker å lage mekaniske løsninger som skal hjelpe soldatene under lange marsjer.
Det er en slags robotbein spent utenpå dine egne. De gjør at du kan løfte tyngre og holde ut lenger.
Personer med ryggmargsskader og lammelser i beina trenger også robotbein.
Men alt dette krever at de som designer robotbeina, kjenner til kroppens naturlige måte å bevege seg på.
– Den typen bein er styrt av programvare, som skal styre overgangen mellom gange og løp på riktig tidspunkt. Det er den overgangen vi har funnet, sier Ernst Albin Hansen.
Skifter når skrittfrekvensen blir høy
Hansens forskning viser at overgangen mellom gange og løp er avhengig av skrittfrekvensen.
Et avslappet tempo er på rundt 60 skritt i minuttet. Når den samme personen løper, er skrittfrekvensen omkring 80.
Det nye forskningsresultatet indikerer at nervesystemet gjenkjenner skrittfrekvensen automatisk går over til løping ved omkring 70 skritt i minuttet.
– Tidligere har man trodd at det var styrt av energiforbruket. Det var det ikke, forklarer Hansen.
Ryggmargen holder beina gående
Den nye forskningen dreier seg om noen nettverk av nerveceller i ryggmargen.
De kalles Central Pattern Generators – CPG (sentrale mønstergeneratorer), og de er ansvarlige for en stor del av de rytmiske bevegelsene kroppen foretar seg helt automatisk.
De koordinerer de rytmiske muskelsammentrekningene som skal til for å sette den ene foten foran den andre.
CPG-ene spiller en helt sentral rolle i den motoriske hukommelsen, og de er også ansvarlige for at for eksempel en høne kan løpe rundt uten hode. Signalene fortsetter å bli sendt fra ryggmargen til musklene, og beina fortsetter å bevege seg.
– Før i tiden var det en utbredt oppfatning at bevegelser som gange og løping var styret av reflekser, men nyere forskning viser at CPG-ene spiller en avgjørende rolle. Hjernen sender et signal om å sette i gang, og deretter kan CPG-ene holde bevegelsen i gang, forteller Hansen.
Han har tidligere forsket på hvordan CPG-ene opprettholder tråkking hos syklister.
Vi foretrekker et behagelig tempo
Overgangen mellom gange og løp er også koblet til et fenomen som kalles atferdsmessig tiltrekning.
Det er den opplevelsen av at en rytmisk bevegelse føles naturlig.
Når vi går, foregår det som regel med samme skrittfrekvens. Alle har en skrittfrekvens som føles bra, og CPG-ene opprettholder denne.
Det samme gjelder løping, som også har en foretrukket skrittfrekvens.
Mer presist skifte enn ved energiforbruk
Når vi skifter fra å gå til å løpe, beveger vi oss fra en atferdsmessig tiltrekning til en annen.
Gange har en skrittfrekvens på omkring 60, mens løping helst foregår med en frekvens på omkring 80.
Når vi går raskere og raskere, vil skrittfrekvensen etter hvert nå 70. Dermed ligger den nærmere en atferdsmessig tiltrekning for løping.
Dermed stimuleres vi til å løpe.
– Det gir et mye mer presist bilde enn hva som er mest gunstig energimessig, sier Hansen.
Kan si noe om spedbarns utvikling av bevegelse
Peter C. Raffalt er postdoktor ved Julius Wolff Institute for Biomechanics and Musculoskeletal Regeneration i Tyskland og forsker på menneskers gange.
Han har ikke deltatt i den nye studien, men han har lest den og synes den er veldig spennende.
Raffalt forteller at spørsmålet om overgangen fra gang til løp er forsøkt besvart mange ganger, men at forskere aldri har funnet noen konsensus.
– Forskernes vinkel er veldig interessant. Det begynner også å komme fram en del som tyder for at det nok forholder seg slik, sier han.
Peter C. Raffalt påpeker at selv om det dreier seg om grunnforskning, kan den brukes til noe i praksis.
– Det kan for eksempel gi oss en bedre forståelse av når barn utvikler gangmønsteret. Vi kan si noe om når og hvordan barn lærer å gå og løpe, og hva som skjer når de gjør det. Det kan også brukes til å lære mer om hva som skjer når noen barn har en forsinket utvikling, sier Raffalt.
Referanse:
Ernst Albin Hansen mfl: The role of stride frequency for walk-to-run transition in humans, Scientific Reports 2017, doi: 10.1038/s41598-017-01972-1
© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.
