Предпочтительная скорость ходьбы
 | Эта статья может быть слишком технической для понимания большинства читателей . ( Апрель 2014 г. ) |
Предпочтительная скорость ходьбы – это скорость, с которой люди или животные предпочитают идти . Многие люди склонны идти со скоростью около 1,42 метра в секунду (5,1 км/ч; 3,2 мили в час; 4,7 фута/с). [1] [2] [3] Людям может быть неудобно более медленные или более высокие скорости.
Лошади также продемонстрировали нормальное, узкое распределение предпочтительной скорости ходьбы в пределах данного аллюра , что позволяет предположить, что процесс выбора скорости может следовать схожим закономерностям у разных видов. [4] Предпочтительная скорость ходьбы имеет важное клиническое применение как показатель мобильности и независимости. Например, пожилые люди или люди, страдающие остеоартритом, должны ходить медленнее. Улучшение (увеличение) предпочтительной скорости ходьбы людей является важной клинической целью в этих группах населения. [ нужна ссылка ]
Люди предполагают, что на выбор скорости влияют механические, энергетические, физиологические и психологические факторы. Вероятно, люди сталкиваются с компромиссом между многочисленными затратами, связанными с различной скоростью ходьбы, и выбирают скорость, которая минимизирует эти затраты. Например, они могут компенсировать время до места назначения, которое сводится к минимуму при высокой скорости ходьбы, и скорость метаболизма , мышечную силу или нагрузку на суставы . Они сводятся к минимуму при более медленной скорости ходьбы. В целом, повышение ценности времени , мотивации или метаболической эффективности может заставить людей ходить быстрее. И наоборот, старение , боли в суставах, нестабильность, наклон, скорость метаболизма и ухудшение зрения заставляют людей ходить медленнее.
Ценность времени
[ редактировать ]Обычно люди придают определенное значение своему времени . Таким образом, экономическая теория предсказывает, что ценность времени является ключевым фактором, влияющим на предпочтительную скорость ходьбы.
Левин и Норензаян (1999) измерили предпочитаемую скорость ходьбы городских пешеходов в 31 стране и обнаружили, что скорость ходьбы положительно коррелирует с ВВП на душу населения и паритетом покупательной способности , а также с уровнем индивидуализма в обществе страны. [3] Вполне вероятно, что достаток коррелирует с фактической ценностью времени, потраченного на ходьбу, и это может объяснить, почему люди в богатых странах склонны ходить быстрее.
Эта идея в целом согласуется с общепринятой интуицией. Повседневные ситуации часто меняют ценность времени. Например, когда вы идете, чтобы успеть на автобус, ценность одной минуты непосредственно перед отправлением автобуса может стоить 30 минут времени (сэкономленное время без ожидания следующего автобуса). Поддерживая эту идею, Дарли и Бейтсон показывают, что люди, которые торопятся в экспериментальных условиях, с меньшей вероятностью останавливаются в ответ на отвлечение, и поэтому они быстрее прибывают к месту назначения. [5]
Энергетика
[ редактировать ]Минимизация энергии широко считается основной целью центральной нервной системы. [6] Скорость, с которой организм расходует метаболическую энергию при ходьбе (общая скорость метаболизма ), нелинейно увеличивается с увеличением скорости. им также требуется постоянный базальный уровень метаболизма Однако для поддержания нормальной функции . Таким образом, энергетические затраты на ходьбу лучше всего можно понять, вычитая базальную скорость метаболизма из общей скорости метаболизма , что дает конечный уровень метаболизма . При ходьбе человека чистая скорость метаболизма также нелинейно увеличивается со скоростью. Эти показатели энергетики ходьбы основаны на том, сколько кислорода человек потребляет в единицу времени. Однако многие задачи передвижения требуют ходьбы на фиксированное расстояние, а не в течение установленного времени. Разделив общий уровень метаболизма на скорость ходьбы, получим валовую стоимость транспорта . Для пешеходов валовая стоимость транспорта имеет U-образную форму. Аналогично, деление чистой скорости метаболизма на скорость ходьбы дает U-образную чистую стоимость транспорта . Эти кривые отражают стоимость перемещения на заданное расстояние с заданной скоростью и могут лучше отражать энергетические затраты, связанные с ходьбой.
Ралстон (1958) показал, что люди склонны идти со скоростью, которая минимизирует валовые затраты на транспорт или близка к ней. Он показал, что валовые затраты на транспорт минимальны примерно при скорости 1,23 м/с (4,4 км/ч; 2,8 миль в час), что соответствовало предпочтительной скорости его испытуемых. [7] Подтверждая это, Wickler et al. (2000) показали, что предпочтительная скорость лошадей как в гору, так и на ровную близко соответствует скорости, которая минимизирует валовые затраты на транспортировку. [8] Среди других затрат на походку , которые пешеходы предпочитают минимизировать, это наблюдение заставило многих предположить, что люди минимизируют затраты и максимизируют эффективность во время передвижения. [6] Поскольку валовая стоимость перевозки включает в себя скорость, валовая стоимость перевозки включает в себя неотъемлемую ценность времени . Последующие исследования показали, что в некоторых экспериментальных условиях люди могут ходить немного быстрее, чем скорость, которая минимизирует валовые затраты на транспорт, хотя это может быть связано с тем, как измерялась предпочтительная скорость ходьбы. [1]
Напротив, другие исследователи предположили, что валовые затраты на транспорт могут не отражать метаболические затраты на ходьбу. Люди должны продолжать расходовать свой основной обмен веществ независимо от того, ходят ли они, что позволяет предположить, что метаболические затраты на ходьбу не должны включать уровень основного обмена. Поэтому некоторые исследователи использовали чистую скорость метаболизма вместо общей скорости метаболизма, чтобы охарактеризовать стоимость передвижения. [9] Чистые затраты на транспортировку достигают минимума при скорости около 1,05 м/с (3,8 км/ч; 2,3 мили в час). Здоровые пешеходы во многих ситуациях ходят быстрее.
Скорость метаболизма также может напрямую ограничивать предпочтительную скорость ходьбы. Старение связано со снижением аэробной способности (снижение VO 2 max). Малатеста и др. (2004) предполагают, что скорость ходьбы у пожилых людей ограничена аэробной способностью; пожилые люди не могут ходить быстрее, потому что они не могут поддерживать такой уровень активности. [10] Например, 80-летние люди ходят со скоростью 60% от максимального значения VO2, даже если скорость ходьбы значительно медленнее, чем у более молодых людей.
Биомеханика
[ редактировать ]Биомеханические факторы, такие как механическая работа, стабильность и силы суставов или мышц, также могут влиять на скорость ходьбы человека. Для более быстрой ходьбы требуется дополнительная внешняя механическая работа на каждый шаг. [11] Аналогично, качание ног относительно центра масс требует некоторой внутренней механической работы . Поскольку более быстрая ходьба достигается как за счет более длинных, так и за счет быстрых шагов, внутренняя механическая работа также увеличивается с увеличением скорости ходьбы. [12] Следовательно, с увеличением скорости увеличивается как внутренняя, так и внешняя механическая работа за шаг. Люди могут попытаться уменьшить внешнюю или внутреннюю механическую работу, идя медленнее, или могут выбрать скорость, при которой восстановление механической энергии будет максимальным. [13]
Стабильность может быть еще одним фактором, влияющим на выбор скорости. Хантер и др. (2010) показали, что при спуске с горы люди используют энергетически неоптимальную походку. Он предполагает, что вместо этого люди могут выбирать параметры походки, которые максимизируют стабильность при спуске с горы. Это говорит о том, что в неблагоприятных условиях, таких как спуск по склону, структура походки может способствовать устойчивости, а не скорости. [14]
Индивидуальная биомеханика суставов и мышц также напрямую влияет на скорость ходьбы. Норрис показал, что пожилые люди ходили быстрее, когда их разгибатели голеностопного сустава были дополнены внешней пневматической мышцей. [15] Мышечная сила, особенно в икроножной и/или камбаловидной мышце , может ограничивать скорость ходьбы у определенных групп населения и приводить к снижению предпочтительной скорости. Аналогично, пациенты с остеоартритом голеностопного сустава ходили быстрее после полной замены голеностопного сустава, чем раньше. Это говорит о том, что снижение силы реакции суставов или боли в суставах может влиять на выбор скорости.
Визуальный поток
[ редактировать ]Скорость, с которой окружающая среда проходит мимо глаз, по-видимому, является механизмом регулирования скорости ходьбы. В виртуальных средах выигрыш в визуальном потоке может быть отделен от фактической скорости ходьбы человека, подобно тому, как можно ощутить ходьбу по конвейерной ленте. Там окружающая среда протекает мимо человека быстрее, чем можно было бы предсказать его скорость ходьбы (выше, чем обычное усиление зрения). При более высоких, чем обычно, улучшениях зрения люди предпочитают ходить медленнее, тогда как при более низких, чем обычно, улучшениях зрения люди предпочитают ходить быстрее. [2] Такое поведение соответствует возвращению визуально наблюдаемой скорости обратно к предпочтительной скорости и предполагает, что зрение используется корректно для поддержания скорости ходьбы на значении, которое считается оптимальным. Более того, динамика этого визуального влияния на предпочтительную скорость ходьбы быстрая: когда зрительные улучшения внезапно меняются, люди корректируют свою скорость в течение нескольких секунд. [16] Время и направление этих реакций убедительно указывают на то, что быстрый процесс прогнозирования, основанный на визуальной обратной связи, помогает выбрать предпочтительную скорость, возможно, в дополнение к более медленному процессу оптимизации, который напрямую определяет скорость метаболизма и итеративно адаптирует походку , чтобы минимизировать ее.
В качестве упражнения
[ редактировать ]Учитывая широкую доступность недорогих шагомеров , медицинские работники рекомендуют ходьбу в качестве упражнения для здоровья сердца и/или снижения веса. НИЗ : дает следующие рекомендации
Основываясь на имеющихся в настоящее время данных, мы предлагаем использовать следующие предварительные индексы для классификации физической активности, определяемой шагомером, у здоровых взрослых: (i). <5000 шагов/день можно использовать как «индекс малоподвижного образа жизни»; (ii). 5000–7499 шагов/день типичны для повседневной активности, исключая занятия спортом/упражнениями, и могут считаться «низкоактивными»; (iii). 7500-9999, вероятно, включает в себя некоторые волевые действия (и/или повышенные требования к профессиональной деятельности) и может считаться «отчасти активным»; и (iv). >или=10000 шагов/день указывает точку, которую следует использовать для классификации людей как «активных». Лица, которые делают >12500 шагов в день, скорее всего, будут классифицированы как «высокоактивные». [17]
Ситуация становится немного сложнее, когда вводится предпочтительная скорость ходьбы. Чем быстрее темп, тем больше калорий сжигается, если целью является потеря веса. Максимальная частота пульса для упражнений (220 минус возраст) по сравнению с диаграммами «целей сжигания жира» подтверждает многие рекомендации, которые дают среднее значение 1,4 м/с (3,1 мили в час), как в пределах этого целевого диапазона. Шагомеры в среднем делают 100 шагов в минуту в этом диапазоне (в зависимости от индивидуального шага) или полтора-два часа, чтобы достичь общего количества шагов в день в 10 000 или более (100 минут при 100 шагах в минуту будут составлять 10 000 шагов). [18]
В городском дизайне
[ редактировать ]Типичная скорость ходьбы 1,4 метра в секунду (5,0 км/ч; 3,1 мили в час; 4,6 фута/с) рекомендована руководствами по проектированию, включая Руководство по проектированию дорог и мостов . Транспорт Лондона рекомендует 1,33 метра в секунду (4,8 км/ч; 3,0 миль в час; 4,4 фута/с) по методологии PTAL .
См. также
[ редактировать ]- Footspeed — максимальная скорость бега.
- Правило Нейсмита
- Функция похода Тоблера
- Переход от ходьбы к бегу
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Браунинг Р.К., Бейкер Е.А., Херрон Дж.А. и Крам Р. (2006). «Влияние ожирения и секса на энергетические затраты и предпочтительную скорость ходьбы» . Журнал прикладной физиологии . 100 (2): 390–398. doi : 10.1152/japplphysicalol.00767.2005 . ПМИД 16210434 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Перейти обратно: а б Молер, Б.Дж., Томпсон, В.Б., Крим-Регер, С.Х., Пик, Х.Л.младший, Уоррен, У.Х.младший (2007). «Визуальный поток влияет на скорость перехода походки и предпочтительную скорость ходьбы». Экспериментальное исследование мозга . 181 (2): 221–228. дои : 10.1007/s00221-007-0917-0 . ПМИД 17372727 . S2CID 7032232 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Перейти обратно: а б Левин Р.В. и Норензаян А. (1999). «Темп жизни в 31 стране» (PDF) . Журнал межкультурной психологии . 30 (2): 178–205. дои : 10.1177/0022022199030002003 . hdl : 2027.42/67419 . S2CID 5799354 .
- ^ Хойт, Д.Ф. и Тейлор, ЧР (1981). «Походка и энергетика передвижения лошадей». Природа . 292 (5820): 239–240. Бибкод : 1981Natur.292..239H . дои : 10.1038/292239a0 . S2CID 26841475 .
- ^ Дарли, Дж. М. и Бэтсон, компакт-диск (1973). « «От Иерусалима до Иерихона»: исследование ситуационных и диспозиционных переменных в помогающем поведении». Журнал личности и социальной психологии . 27 (1): 100–108. дои : 10.1037/h0034449 .
- ^ Перейти обратно: а б Александр, Макнил Р. (2002). «Энергетика и оптимизация ходьбы и бега человека: лекция памяти Рэймонда Перла 2000 года» (PDF) . Американский журнал биологии человека . 14 (5): 641–648. дои : 10.1002/ajhb.10067 . ПМИД 12203818 . S2CID 24280616 .
- ^ Ралстон, Х. (1958). «Соотношение энергии и скорости и оптимальная скорость при горизонтальной ходьбе» (PDF) . Межд. З. Энджью. Физиол. Эйншл. Арбайтфизиол . 17 (4): 277–283. дои : 10.1007/BF00698754 . ПМИД 13610523 . S2CID 22233015 .
- ^ Виклер, С.Дж., Хойт, Д.Ф., Коггер, Э.А. и Хиршбейн, М.Х. (2000). «Предпочтительная скорость и стоимость транспорта: влияние уклона» ( PDF ) . Журнал экспериментальной биологии . 203 (14): 2195–2200. дои : 10.1242/jeb.203.14.2195 . ПМИД 10862731 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Снатерс М., Тон Р., Куо А.Д. и Донелан Дж.М. (2011). «Различные быстрые и медленные процессы способствуют выбору предпочтительной частоты шагов во время ходьбы человека» (PDF) . Журнал прикладной физиологии . 110 (6): 1682–1690. doi : 10.1152/japplphysicalol.00536.2010 . ПМЦ 4182286 . ПМИД 21393467 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Малатеста Д., Симар Д., Довилье Ю., Кандау Р., Саад Х., Префо К. и Кайо К. (2004). «Аэробные детерминанты снижения предпочтительной скорости ходьбы у здоровых, активных людей в возрасте 65 и 80 лет». Европейский журнал физиологии . 447 (6): 915–921. дои : 10.1007/s00424-003-1212-y . PMID 14666424 . S2CID 2216251 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Донелан Дж. М., Крам Р. и Куо А. Д. (2002). «Механическая работа при переходе от шага к шагу является основным фактором, определяющим метаболические затраты при ходьбе человека» . Журнал экспериментальной биологии . 205 (23): 3717–3727. дои : 10.1242/jeb.205.23.3717 . ПМИД 12409498 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Док Дж., Донелан Дж. М. и Куо А. Д. (2005). «Механика и энергетика качания ноги человека» (PDF) . Журнал экспериментальной биологии . 208 (3): 439–445. дои : 10.1242/jeb.01408 . ПМИД 15671332 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Александр, Р. (1991). «Механизмы энергосбережения при ходьбе и беге» . Журнал экспериментальной биологии . 160 (1): 55–69. дои : 10.1242/jeb.160.1.55 . ПМИД 1960518 .
- ^ Хантер, Л.К., Хендрикс, Э.К. и Дин, Дж.К. (2010). «Стоимость спуска с горы: энергетически оптимальна ли предпочтительная походка?». Журнал биомеханики . 43 (10): 1910–1915. doi : 10.1016/j.jbiomech.2010.03.030 . ПМИД 20399434 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Норрис Дж. А., Граната К. П., Митрос М. Р., Бирн Э. М. и Марш А. П. (2007). «Влияние увеличенной силы подошвенного сгибания на предпочтительную скорость и экономичность ходьбы у молодых и пожилых людей». Походка и осанка . 25 (4): 620–627. дои : 10.1016/j.gaitpost.2006.07.002 . ПМИД 16905320 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ О'Коннор, С.М., Донелан, Дж.М. (2012). «Быстрое визуальное прогнозирование и медленная оптимизация предпочтительной скорости ходьбы». Журнал нейрофизиологии . 107 (9): 2549–59. дои : 10.1152/jn.00866.2011 . ПМИД 22298829 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Тюдор-Локк С., Бассетт Д.Р. (2004). «Сколько шагов в день достаточно? Предварительные показатели шагомера для общественного здравоохранения». Спорт Мед . 34 (1): 1–8. дои : 10.2165/00007256-200434010-00001 . ПМИД 14715035 . S2CID 13212390 .
- ^ Таблицы диапазонов скорости ходьбы для похудения и здоровья.