体操运动员在平衡木上失足时的摇晃，可能与我们日常的经历相差无几。一个数学模型表明，我们走的每一步其实都是一次微小的摔倒。我们脚部落点的看似随机的变化，实际上是一系列纠正。我们的步伐都是“失误”——但多亏了我们不知不觉中发生的修正，我们的行走才显得完美无缺。俄亥俄州立大学运动实验室（Movement Lab）的主管 Manoj Srinivasan 和当时的一名博士生 Yang Wang，对行走进行了毫米级的研究。他们像为《阿凡达3》准备腿部明星一样，在人们的脚部和骨盆上贴上了动作捕捉标记。然后，10名受试者在不同速度的跑步机上行走，摄像机捕捉了每一个动作。数据显示，没有人是完美的步行者。“每一步都与其他每一步略有不同，” Wang说。受试者并没有在每一步都将脚落在跑步机上的相同位置，而是不断地向左或向右、向前或向后偏离。Wang和Srinivasan着手创建一个模型来解释这种变化。它是看起来那么随机，还是人们的脚部落点是可预测的？“我们试图找到下一个脚部位置与当前骨盆状态之间的数学关系，” Wang说。骨盆微小的向左或向右的移动，代表了我们必须在双腿上支撑的沉重躯干的重心转移。当研究人员将这些骨盆运动与脚部落点变化进行比较时，他们发现的并非随机。 80%以上的侧向脚部落点变化可以根据之前的骨盆运动来预测。当身体上半身开始向左倾斜时，我们会将下一步落在更靠左的位置，以将自己推回。当我们向右摇晃时，我们会向那个方向迈出更宽的步子。“每走一步，我们就开始摔倒，‘我们不断进行微小的修正以保持稳定’，” Wang说。研究人员甚至发现，追踪骨盆比追踪实际的脚部更能预测一个人脚部落点的位置。他们写道，在每一步进行到一半时，“骨盆‘知道’的未来脚部位置比脚本身多得多。”他们也排除了其他可能的影响因素，例如一个人在跑步机皮带上的位置。一个人脚部落点模式的最佳解释就是自我纠正。Wang和Srinivasan表示，理解人类如何行走可以帮助工程师开发更好的人体外骨骼和行走机器人。而了解我们如何保持稳定，未来可能有助于我们预防容易摔倒的人（如老年人或有运动障碍的人）的摔倒。不过，总是会有自我怀疑会让我们绊倒。现在他们知道自己一直在摔倒，研究人员是否会怀疑自己的双足能力？“老实说，没那么严重，” Srinivasan说。“对于健康的成年人来说，这一系列的错误和恢复是相当潜意识的。”然而，他推测，为了保持安全，也许“你不能想得太多。”
图片来源：Richard Leeming (来自 Flickr)
Wang, Y., & Srinivasan, M. (2014). Stepping in the direction of the fall: the next foot placement can be predicted from current upper body state in steady-state walking Biology Letters, 10 (9), 20140405-20140405 DOI: 10.1098/rsbl.2014.0405
