脚趾弹簧的图形。
大多数鞋子（尤其是运动鞋）的脚趾都会略微向上弯曲。虽然该曲线称为脚趾弹簧，可以使踩踏更舒适，更轻松，但也可能会使脚变弱，并有可能使他们面临一些常见（和痛苦）的与脚相关的问题。
这是哈佛大学进化生物学家丹尼尔·E·利伯曼（Daniel E. Lieberman），他的前本科生奥利弗·B·汉森（Oliver B. Hansen '19）以及两位前博士后研究人员弗雷迪·西奇廷（Freddy Sichting）和尼古拉斯·B·霍洛卡（Nicholas B.Holowka）得出的结论，他们研究了脚趾弹簧及其对生物力学的影响。走路他们的研究在新版的科学报告中有详细介绍。
科学家发现，脚趾弹簧弯曲得越多，走路时从地面推下时鞋内的脚所施加的力量就越小。这意味着足部肌肉的工作量减少了，研究人员推测，这可能会产生后果。
“理所当然的是，如果脚部肌肉要做的工作更少，那么考虑到每天踩脚趾数以千计的次数，脚部肌肉的耐力可能会降低，”埃德温·勒纳（Edwin M. Lerner）利伯曼说。二，生物科学教授，高级论文作者。
研究人员说，这种潜在的弱点可能使人们更容易患上诸如足底筋膜炎之类的疾病，这种疾病是常见的，难以修复的，而且较厚的网状组织带（将愈合的骨头连接到脚趾上）的炎症很痛苦。
利伯曼说：“当今世界，脚部最大的问题之一就是足底筋膜炎。”“我们认为发生的事情是人们依靠足底筋膜来做正常的肌肉活动。当您的肌肉变得虚弱而脚底筋膜需要做更多的工作时，它并没有真正为此而发展，因此发炎了。”
科学家说，他们的下一步是在未来的研究中验证其假设。
“从进化的角度来看，穿上具有足弓支撑，缓冲和其他支撑特征的现代鞋是一种新近出现的现象，” Sichting说，他现在是德国开姆尼茨理工大学的人类运动教授，并担任该论文的第一篇论文。作者。“有几条证据表明，脚部肌肉无力可能部分是这种特征的结果。在我们的研究中，我们对以前从未研究过的近乎普遍的现代鞋子元素感兴趣：鞋子前部的向上弯曲。”
他指的当然是脚趾弹簧，它不断使脚趾盒弯曲到地面上方，并且在现代鞋类（尤其是运动鞋）中已几乎普及。
该项目是在Sichting和Lieberman在波士顿的一次会议上会面之后开始的，（当然）去了Charles River跑步，他们在那里谈论了足部生物力学和足底筋膜炎。这导致Sichting于2018年进入Lieberman的骨骼生物学和生物力学实验室，与现在的布法罗大学人类学助理教授Holowka和前Crimson赛艇手Hansen一起毕业于人类进化研究领域的Holowka一起从事该项目。生物学。汉森（Hansen）从事纸张工作，这是他的高级荣誉论文的一部分。
在实验中，有13位参与者赤脚行走，并在特别设计的跑步机上穿着四双定制凉鞋。跑步机配备有测力板和红外摄像头系统，可以测量每个步骤消耗的功率。凉鞋的鞋头弹性角度各不相同-从10度到40度。它们旨在模仿在市售鞋子中发现的刚度和形状。
在分析数据时，很明显，that趾或MTP关节（即脚趾与脚骨其余部分的连接点）所产生的推进力会随着脚趾弹簧在特制凉鞋上的弯曲度的增加而减小。MTP关节是已发展的关键功能之一，因此人类可以如此高效地用两只脚走路和奔跑。
研究人员在研究中写道：“通过减少MTP关节处的力矩，脚趾弹簧可能会减轻一些固有的脚部肌肉，从而使这些关节变硬。”考虑到工业化国家的平均个体每天需要走4000至6,000步，这些随时间变化的细微差别很可能加在一起。因此，惯常穿有脚趾弹簧的鞋子会抑制或破坏固有的脚部肌肉的力量产生能力。
研究人员在论文中明确指出，需要在各个方面进行更多的研究，并且他们的研究并未将脚趾弹簧与足底筋膜炎或其他常见的脚部疾病直接联系在一起。该研究还仅包括习惯性的鞋使用者，他们的脚可能已经适应有脚趾弹簧的鞋子。
汉森说：“这项研究仅隔离了我们鞋子的一个元素。”“需要做更多的研究来研究脚趾弹簧如何与鞋子的其他元素（如坚硬的鞋底或缓冲垫）相互作用。这可以让我们更全面地了解鞋子如何影响我们的生物力学。”
他们仍然说，脚趾弹簧对脚功能的无法识别的生物力学影响值得进一步考虑。
Sichting说：“穿上具有脚趾弹簧等舒适特征的鞋子是有代价的。”
不过，不要指望脚趾的弹簧会很快到任何地方。
“我们喜欢舒适，”利伯曼说。“这就是为什么我们坐在椅子上坐电梯的原因。”
参考：Freddy Sichting，Nicholas B.Holowka，Oliver B.Hansen和Daniel E.Lieberman的“脚趾弹簧向上弯曲对人体行走生物力学的影响”，科学报告，2020年。
10.1038 / s41598-020-71247-9
