Los humanos evolucionaron para caminar con un arco plantar flexible
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Resumen Desarrollar la capacidad de caminar y correr habitualmente erguidos sobre dos pies es una de las transformaciones más significativas que se han producido en la evolución humana. Muchas adaptaciones musculoesqueléticas permitieron la locomoción bípeda, incluidos cambios estructurales dramáticos en el pie y, en particular, la evolución de un arco medial elevado. Anteriormente se suponía que la estructura arqueada del pie desempeñaba un papel central en la propulsión directa del centro de masa hacia adelante y hacia arriba a través de los dedos de los pies y un retroceso de energía similar a un resorte. Sin embargo, no está claro si la movilidad de la flexión plantar y la altura del arco medial apoyan su función de palanca propulsora. Utilizamos mediciones de rayos X biplanares de alta velocidad del movimiento de los huesos del pie en siete participantes mientras caminan y corren y comparamos su movimiento con un modelo específico del sujeto sin retroceso del arco. Mostramos que, independientemente de las diferencias intraespecíficas en la altura del arco medial, el retroceso del arco permite un tiempo de contacto más prolongado y condiciones de propulsión favorables en el tobillo para caminar erguido con una pierna extendida. La articulación cuneiforme navicular-medial, generalmente pasada por alto, es la principal responsable del retroceso del arco en los arcos humanos. El mecanismo a través del cual el retroceso del arco permite una postura erguida del tobillo puede haber ayudado a impulsar la evolución del arco longitudinal después de nuestro último ancestro común con los chimpancés, que carecen de movilidad de flexión plantar del arco durante el impulso. Las futuras investigaciones morfológicas de la articulación cuneiforme navicular-medial probablemente proporcionarán nuevas interpretaciones del registro fósil. Nuestro trabajo sugiere además que permitir el retroceso del arco medial en el calzado y las intervenciones quirúrgicas puede ser fundamental para mantener la capacidad de propulsión natural del tobillo. |
FIGURA. (A) La hipótesis de propulsión del centro de masa (COM) sugiere que tanto el retroceso del arco como la capacidad de palanca del pie pueden elevar el COM. (B) Las palancas de pie alrededor de la articulación metatarsofalángica del punto de apoyo.
Comentarios
Los científicos han descubierto que el retroceso creado por el arco flexible de los pies humanos ayuda a colocar nuestras piernas en la postura óptima para avanzar en la marcha bípeda. Comprender cómo nuestras articulaciones ayudan a los humanos modernos a caminar erguidos podría ayudarnos a rastrear la evolución del bipedalismo y mejorar la atención de los pacientes con problemas en los pies.
Un nuevo estudio ha demostrado que los humanos pueden haber desarrollado un arco similar a un resorte para ayudarnos a caminar sobre dos pies. Los investigadores que estudian la evolución de la marcha bípeda han asumido durante mucho tiempo que el arco elevado del pie nos ayuda a caminar actuando como una palanca que impulsa el cuerpo hacia adelante. Pero un equipo global de científicos descubrió ahora que el retroceso del arco flexible reposiciona el tobillo en posición vertical para caminar de manera más efectiva. Los efectos al correr son mayores, lo que sugiere que la capacidad de correr de manera eficiente podría haber sido una presión selectiva para un arco flexible que también hizo que caminar fuera más eficiente. Este descubrimiento podría incluso ayudar a los médicos a mejorar los tratamientos para los problemas de los pies de los pacientes actuales.
"Originalmente pensamos que el arco en forma de resorte ayudaba a levantar el cuerpo al siguiente paso", dijo la Dra. Lauren Welte, primera autora del estudio en Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, quien realizó la investigación mientras estaba en la Universidad de Queen y ahora está afiliada con la Universidad de Wisconsin-Madison. “Resulta que, en cambio, el arco con forma de resorte retrocede para ayudar al tobillo a levantar el cuerpo”.
Paso a paso
La evolución de nuestros pies, incluido el arco medial elevado que nos diferencia de los grandes simios, es crucial para la marcha bípeda. Se cree que el arco les da a los homínidos más fuerza cuando caminan erguidos: el mecanismo no está claro, pero cuando el movimiento del arco está restringido, correr exige más energía. El retroceso del arco podría potencialmente convertirnos en corredores más eficientes al impulsar la masa central del cuerpo hacia adelante o al compensar el trabajo mecánico que los músculos tendrían que hacer de otro modo.
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