The foot is more than a spring: human foot muscles perform work to adapt to the energetic requirements of locomotion

January 2019Journal of The Royal Society Interface 16(150):20180680

DOI: 10.1098/rsif.2018.0680

Ryan Riddick

Dominic James Farris

abst

足部は、エネルギーを再利用することによって移動の効率を高める弾性メカニズムとしても、地面との接触を通じてエネルギーを消散させることによって動きを安定させるのに役立つエネルギーシンクとしても考えられてきた。私達は2つの内在性の足の筋肉、短趾屈筋（FDB）と母趾外転筋（AH）の活動、そして足全体とモデル化された足底筋 - 腱複合体（MTU）で行われる機械的作業を測定しました。これらの受動力学がステップ中に能動的に制御されるかどうか。足の基礎となる受動的粘弾性は足の筋肉によって調節され、重心（COM）の機械的要件に応じてエネルギーの散逸と発生の両方を促進することがわかりました。平地でのステッピングと比較して、26 cmの段差を上り下りさせると、それぞれ-0.2 J kg 21と0.10 J kg 21（両方ともp、0.001）が発生し、足を放散させると、追加の21％と10％に相当します。 COMの脚によって実行されたネットワーク作業。足元でのこの補償のうち、足底MTUはステップダウンとステップアップでそれぞれ作業の30％と89％を実行しました。 FDBおよびAHの活性化レベルがレベルステップと比較して69〜410％増加したとき、この作業はそれぞれスタンスの早い段階およびステップダウンの遅い段階で行われた（すべてp、0.001）。これらの知見は、足のエネルギー機能が内在する足の筋肉によって活発に調節され、階段や傾斜を踏む、加速する、減速する、ジャンプするなど、正味エネルギーの大きな変化を必要とする運動において重要な役割を果たすことを示唆する。