人間の歩行における好ましい歩幅の機械的および代謝的決定因子

我々は、実験的に操作された歩幅（0.00-0.45L、脚の長さLの比率）に応じた機械的および代謝的コストを測定することによって、人間の歩行における好ましい歩幅の選択を研究した。個々の四肢の外部機械仕事から機械的コストを推定し、開放回路呼吸測定法を使用して代謝的コストを推定した。機械的および代謝的コストは、好ましい値（0.15-0.45L）を超える幅に対してそれぞれ54%および45%増加し、歩幅の二乗に正比例した（R(2) = 0.91および0.83）。歩行力学の三次元モデルによって予測されたように、これらのコストの増加は、単一立脚相間の移行中に質量中心速度を再方向付けるために必要な機械的仕事の結果であるように見える（ステップ間移行コスト）。好ましい歩幅より狭いステップ（0.10-0.00L）の代謝コストは8%増加し、これはおそらく立脚脚を避けるためにスイング脚を横に移動させる追加コストの結果であった（横方向四肢スイングコスト）。ステップ間移行と横方向四肢スイングコストの間のトレードオフは、歩幅0.12Lでの最低代謝コストをもたらし、これは足幅（0.11L）または好ましい歩幅（0.13L）とは有意に異ならない。人間は代謝コストを最小化する歩幅を好むようである。