石云雷
一些運(yùn)動(dòng)鞋或者老年健步鞋會(huì)有一個(gè)特征——具有鞋尖翹度。這種鞋會(huì)讓人走路時(shí)更加輕松,但是哈佛大學(xué)的科學(xué)家注意到這樣的鞋尖設(shè)計(jì),并不符合人腳的演化規(guī)律。在近期一項(xiàng)發(fā)表于《科學(xué)報(bào)告》的研究中,他們表示這種鞋之所以讓人感覺(jué)走路輕便,或是將受力轉(zhuǎn)移到了腳的其他部位,而這種轉(zhuǎn)移可能是一些腳部疾病的起因。
據(jù)考古學(xué)證據(jù),鞋子大約在4萬(wàn)年前進(jìn)入了人類社會(huì)。到如今,鞋子已經(jīng)演變出各種款式。一雙優(yōu)秀的鞋可以緩解行走跑跳給雙腳、膝蓋帶來(lái)的沖擊,防止腳部皮膚、骨骼損傷,并起到適當(dāng)?shù)谋EЧ?。除此之外,一些鞋?huì)通過(guò)特殊的鞋底設(shè)計(jì),讓人在行走時(shí)十分輕便或者腳底十分舒適。
在行走特別是在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí),鞋對(duì)雙腳和身體的影響會(huì)比看上去的更加復(fù)雜??柤永锎髮W(xué)生物力學(xué)專業(yè)的本諾·尼格(Benno Nigg)教授長(zhǎng)期致力于研究運(yùn)動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)鞋對(duì)人體的影響。他發(fā)現(xiàn),相比于穿一些特殊設(shè)計(jì)的鞋來(lái)達(dá)到減震、緩沖的效果,跑步者根據(jù)直覺(jué)選擇自己認(rèn)為舒服的鞋子以及適合自己的跑步方式,對(duì)雙腳造成的損傷才是最小的?,F(xiàn)在這條理論被認(rèn)為并不完全正確。
長(zhǎng)期跑馬拉松的哈佛大學(xué)人類學(xué)家丹尼爾·E·利伯曼(Daniel E. Lieberman),對(duì)光腳和穿鞋在跑步中對(duì)雙腳的影響,也具有濃厚的興趣。在2010年和2019年,他的研究團(tuán)隊(duì)在《自然》上發(fā)表了兩項(xiàng)關(guān)于光腳跑步的研究。他們發(fā)現(xiàn),相比于穿鞋,光腳跑步時(shí),雙腳能產(chǎn)生更好的緩沖作用。雖然光腳行走和跑步會(huì)導(dǎo)致腳上長(zhǎng)出厚繭,但這不會(huì)降低腳的敏感性。
最近,利伯曼與他學(xué)生弗雷迪·西奇廷(Freddy Sichting,目前是德國(guó)開姆尼茨工業(yè)大學(xué)的人類運(yùn)動(dòng)學(xué)教授)研究了一個(gè)被本諾·尼格忽略,但在運(yùn)動(dòng)鞋中常見的特征——鞋尖翹度,對(duì)雙腳的影響。具有鞋尖翹度的鞋子在生活中十分常見,例如一些名牌運(yùn)動(dòng)鞋或者老年健步鞋。在設(shè)計(jì)上,這些鞋子的鞋尖翹起成一定的角度,當(dāng)人穿上這些鞋子走路或跑步時(shí)會(huì)感覺(jué)更加輕松。這類鞋也常被商家推薦為更適合跑步、爬山和旅行等多種運(yùn)動(dòng)。近期,利伯曼和西奇廷在《科學(xué)報(bào)告》上發(fā)表了一項(xiàng)研究,表示從人類演化的角度來(lái)看,這種輕松的感覺(jué)可能并不簡(jiǎn)單。
腳在行走時(shí)的狀態(tài)
在人類的直立行走中,跖趾關(guān)節(jié)(metatarsophalangeal joints,MTP)扮演著十分關(guān)鍵的作用。它將人的腳趾與腳的其他部位相連,能使得雙腳在行走和跑步中更加平穩(wěn)、迅速。一項(xiàng)發(fā)表于1954年的研究認(rèn)為,當(dāng)跖趾關(guān)節(jié)向上彎曲時(shí),連接著腳趾骨和跟骨的足底腱膜(plantar aponeurosis)會(huì)變得更加緊繃,從而產(chǎn)生一個(gè)向上的力,來(lái)抵消腳縱弓承受的一部分壓力,從而讓雙腳在前進(jìn)中更加穩(wěn)定。
當(dāng)人們穿上一雙鞋尖向上翹起的運(yùn)動(dòng)鞋時(shí),跖趾關(guān)節(jié)會(huì)順著鞋尖翹起的弧度向上翹起,會(huì)產(chǎn)生相似的效果。而行走更加輕盈的感覺(jué),正是由于腳縱弓承受的壓力減少所導(dǎo)致的。西奇廷說(shuō):“從演化學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看,人類穿上現(xiàn)代這些具有足弓支持、緩沖和其他支撐作用的鞋,還是一種很短期的現(xiàn)象?!比说碾p腳在演化過(guò)程中主要適用于在平坦地面行走,這種腳尖向上翹起的行走方式或具有一些危害性。
在研究中,利伯曼和西奇廷通過(guò)一項(xiàng)小型實(shí)驗(yàn),測(cè)試了這類鞋在人行走時(shí)對(duì)雙腳的影響。他們分別讓13位參與者光腳或穿上腳尖翹度為10°、20°、30°和40°的涼鞋。鞋尖彎曲的角度和鞋底硬度模仿了市面上在售的鞋。當(dāng)參與者在跑步機(jī)上行走時(shí),他們通過(guò)壓力板和紅外儀等設(shè)備記錄下這些人行走時(shí)所需要的力,以及腳上各部分關(guān)節(jié)的變化。
研究者發(fā)現(xiàn),在行走開始階段,即用腳發(fā)力的過(guò)程中,鞋尖翹度會(huì)明顯影響跖趾關(guān)節(jié)的彎曲范圍,限制其活動(dòng)范圍。相比于光腳和腳尖翹度最?。?0°)的涼鞋,鞋的翹度增加時(shí),人的雙腳在行走時(shí)所做的負(fù)功會(huì)明顯減少。這時(shí),跖趾關(guān)節(jié)和腳縱弓周圍肌肉的運(yùn)動(dòng)明顯減少了。這些肌肉原本需要活動(dòng)來(lái)維持這些結(jié)構(gòu)的平衡,讓雙腳在行走和跑步中更加穩(wěn)定。
雖然在研究中,這些肌肉的活動(dòng)改變只是輕微的,但當(dāng)我們穿上這些鞋每天行走數(shù)千步時(shí),隨著量的累積,這些肌肉的活動(dòng)會(huì)明顯減少,進(jìn)而導(dǎo)致其強(qiáng)度減弱甚至喪失功能。利伯曼表示,這會(huì)進(jìn)一步降低腳的耐受力,進(jìn)而導(dǎo)致過(guò)度使用腳時(shí),出現(xiàn)一系列損傷以及患足底筋膜炎(plantar fasciitis)等腳部疾病的風(fēng)險(xiǎn)增加。
疾病產(chǎn)生的原因
足底筋膜炎是一種常見于大量鍛煉的跑步運(yùn)動(dòng)員或中老年人的腳部疾病。足底腱膜由于長(zhǎng)期活動(dòng)會(huì)出現(xiàn)微損傷和一些小型炎癥,當(dāng)這一狀況逐漸累積時(shí),會(huì)形成足底筋膜炎。癥狀發(fā)作時(shí),腳底常會(huì)出現(xiàn)尖銳的疼痛。
為什么長(zhǎng)期穿著鞋尖上翹的運(yùn)動(dòng)鞋,患足底筋膜炎的風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)增加呢?利伯曼解釋道:“我們認(rèn)為其中的原因是,當(dāng)人們運(yùn)動(dòng)時(shí),原本需要依賴腳上肌肉做的事情,會(huì)轉(zhuǎn)移到足底筋膜上。當(dāng)腳上的肌肉變得更弱,足底筋膜將需要承擔(dān)更多的工作。但是,足底筋膜并沒(méi)有真正演化出這部分的功能,所以它會(huì)發(fā)炎。”隨著這一過(guò)程的累積,會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致腳出現(xiàn)多種損傷,甚至形成足底筋膜炎。
考慮到實(shí)驗(yàn)的研究樣本較少,他們還表示需要在這一方向上進(jìn)行更多的研究。目前這項(xiàng)研究也并不足以證實(shí),鞋尖翹度與足底筋膜炎和其他腳部問(wèn)題具有直接的聯(lián)系。而除此之外,他們也將進(jìn)一步研究鞋尖翹度如何影響鞋的硬度和緩沖墊對(duì)雙腳的影響。當(dāng)然,出于謹(jǐn)慎考慮,我們或許可以穿沒(méi)有鞋尖翹度或角度較小的鞋,特別是對(duì)于跑步、打籃球等特別費(fèi)腳的活動(dòng)。
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