Предпочтительная скорость ходьбы - Preferred walking speed

В предпочтительная скорость ходьбы это скорость, с которой люди или животные предпочитают ходить. Многие люди склонны ходить со скоростью 1,4 метра в секунду (5,0 км / ч; 3,1 мили в час; 4,6 фут / с).[1][2][3] Хотя многие люди способны ходить со скоростью более 2,5 м / с (9,0 км / ч; 5,6 миль / ч; 8,2 фут / с), особенно на короткие расстояния, они обычно предпочитают этого не делать.[4] Люди находят более медленную или более высокую скорость неудобной.

Лошади также продемонстрировали нормальное узкое распределение предпочтительной скорости ходьбы в пределах данного походка, что предполагает, что процесс выбора скорости может происходить по сходным схемам у разных видов.[5] Предпочтительная скорость ходьбы имеет важное клиническое применение как показатель мобильности и независимости. Например, пожилые люди или люди, страдающие остеоартроз должен идти медленнее. Улучшение (увеличение) скорости ходьбы, предпочитаемой людьми, является важной клинической целью в этих группах населения.

Люди предположили, что механические, энергетические, физиологические и психологические факторы влияют на скорость отбора. Вероятно, люди сталкиваются с компромиссом между многочисленными расходами, связанными с разной скоростью ходьбы, и выбирают скорость, которая минимизирует эти затраты. Например, они могут сэкономить время до места назначения, которое сводится к минимуму при высокой скорости ходьбы, и скорость метаболизма, мышца сила или совместный стресс. Они минимизируются при более медленных скоростях ходьбы. В целом, увеличение ценность времени, мотивация или метаболическая эффективность могут заставить людей ходить быстрее. Наоборот, старение, боль в суставах, нестабильность, наклон, скорость метаболизма и снижение зрения заставляют людей ходить медленнее.

Ценность времени

Обычно люди помещают некоторые ценить свое время. Экономическая теория таким образом предсказывает, что стоимость времени является ключевым фактором, влияющим на предпочтительную скорость ходьбы.

Левин и Норензаян (1999) измерили предпочтительную скорость ходьбы городских пешеходов в 31 стране и обнаружили, что скорость ходьбы положительно коррелирует со скоростью ходьбы в стране. ВВП на душу населения и паритет покупательной способности, а также с мерой индивидуализм в обществе страны.[3] Вполне вероятно, что изобилие коррелирует с соображениями реальной ценности времени, потраченного на ходьбу, и это может объяснить, почему люди в богатых странах, как правило, идут быстрее.

Эта идея в целом согласуется с общей интуицией. Повседневные ситуации часто меняют ценность времени. Например, когда вы идете пешком, чтобы сесть на автобус, стоимость одной минуты непосредственно перед отправлением автобуса может соответствовать 30 минутам времени (сэкономленное время, не дожидаясь следующего автобуса). Поддерживая эту идею, Дарли и Бейтсон показывают, что люди, которые спешат в экспериментальных условиях, с меньшей вероятностью остановятся в ответ на отвлечение, и поэтому они прибудут в пункт назначения раньше.[6]

Энергетика

Минимизация энергии широко считается основной задачей центральной нервной системы.[7] Скорость, с которой организм расходует метаболическую энергию при ходьбе (валовая скорость метаболизма ) нелинейно возрастает с увеличением скорости. Однако они также требуют непрерывного базальная скорость метаболизма для поддержания нормальной функции. Таким образом, энергетические затраты на саму ходьбу лучше всего понять путем вычитания базальная скорость метаболизма из общий уровень метаболизма, уступая Конечная скорость метаболизма. При ходьбе человека чистая скорость метаболизма также нелинейно увеличивается со скоростью. Эти показатели энергии ходьбы основаны на том, сколько кислорода люди потребляют в единицу времени. Однако многие задачи передвижения требуют ходьбы на фиксированное расстояние, а не в течение определенного времени. Разделив общую скорость метаболизма на скорость ходьбы, получим общий стоимость транспорта. Для ходьбы человека валовая стоимость транспорта имеет U-образную форму. Точно так же разделение чистой скорости метаболизма на скорость ходьбы дает U-образную сетку. стоимость транспорта. Эти кривые отражают стоимость перемещения на заданное расстояние с заданной скоростью и могут лучше отражать энергетические затраты, связанные с ходьбой.

Ральстон (1958) показал, что люди склонны ходить со скоростью или близкой к ней, что сводит к минимуму общие затраты на транспорт. Он показал, что общая стоимость перевозки сведена к минимуму примерно на 1,23 м / с (4,4 км / ч; 2,8 миль в час), что соответствует скорости, которую предпочитают его испытуемые.[8] Поддерживая это, Виклер и другие. (2000) показали, что предпочтительная скорость лошадей как в гору, так и на горизонтальной дорожке близко соответствует скорости, которая сводит к минимуму их общую стоимость транспортировки.[9] Среди прочего походка затраты, которые люди, идущие пешком, предпочитают минимизировать, это наблюдение привело многих к предположению, что люди минимизируют затраты и максимизируют эффективность во время передвижения.[7] Поскольку валовая стоимость перевозки включает скорость, валовая стоимость перевозки включает неотъемлемую ценность времени. Последующие исследования показывают, что люди могут ходить немного быстрее, чем скорость, которая сводит к минимуму общую стоимость транспортировки при некоторых экспериментальных установках, хотя это может быть связано с тем, как измерялась предпочтительная скорость ходьбы.[1]

Напротив, другие исследователи предположили, что валовая стоимость транспорта может не отражать метаболические затраты на ходьбу. Люди должны продолжать тратить свои базальная скорость метаболизма независимо от того, ходят ли они, что позволяет предположить, что в метаболические затраты при ходьбе не следует включать базальную скорость метаболизма. Поэтому некоторые исследователи использовали чистую скорость метаболизма вместо общей скорости метаболизма для характеристики стоимости передвижения.[10] Чистая стоимость транспортировки достигает минимального значения 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 с уменьшением аэробная способность (пониженный VO2 Максимум). Малатеста и другие. (2004) предполагает, что скорость ходьбы у пожилых людей ограничена аэробными возможностями; пожилые люди не могут ходить быстрее, потому что не могут поддерживать такой уровень активности.[11] Например, 80-летние люди ходят на 60% от своего VO2 макс. даже при ходьбе со скоростью, значительно меньшей, чем у молодых людей.

Биомеханика

Биомеханические факторы, такие как механическая работа, стабильность, суставные или мышечные силы, также могут влиять на скорость ходьбы человека. Чтобы ходить быстрее, нужны дополнительные внешние механическая работа за шаг.[12] Аналогично раскачивание ног относительно центр массы требует некоторого внутреннего механическая работа. Поскольку более быстрая ходьба достигается с помощью более длинных и более быстрых шагов, внутренняя механическая работа также увеличивается с увеличением скорости ходьбы.[13] Следовательно, как внутренняя, так и внешняя механическая работа на шаг увеличивается с увеличением скорости. Люди могут попытаться уменьшить как внешние, так и внутренние механическая работа при более медленной ходьбе или можно выбрать скорость, при которой восстановление механической энергии будет максимальным.[14]

Еще одним фактором, влияющим на выбор скорости, может быть стабильность. Охотник и другие. (2010) показали, что люди используют энергетически неоптимальную походку при спуске с горы. Он предполагает, что вместо этого люди могут выбирать параметры походки, которые обеспечивают максимальную стабильность при спуске с горы. Это говорит о том, что в неблагоприятных условиях, таких как спуск с холма, характер походки может иметь преимущество перед скоростью, а не стабильностью.[15]

Индивидуальный соединение и мышца биомеханика также напрямую влияет на скорость ходьбы. Норрис показал, что пожилые люди ходят быстрее, когда их разгибатели голеностопного сустава дополняются внешней пневматической мышцей.[16] Мышечная сила, особенно в икроножная мышца и / или камбаловидная мышца, может ограничивать скорость ходьбы в определенных группах населения и приводить к снижению предпочтительной скорости. Аналогичным образом пациенты с голеностопным остеоартроз после полной замены лодыжки ходил быстрее, чем раньше. Это говорит о том, что снижение силы реакции суставов или боли в суставах могут повлиять на выбор скорости.

Визуальный поток

Скорость, с которой окружающая среда проходит мимо глаз, по-видимому, является механизмом регулирования скорости ходьбы. В виртуальных средах усиление визуального потока может быть отделено от реальной скорости ходьбы человека, как это может происходить при ходьбе по конвейерной ленте. Там окружающая среда обтекает человека быстрее, чем можно было бы предсказать при его ходьбе (визуальное усиление выше обычного). При более высоком, чем обычно, улучшении зрения люди предпочитают идти медленнее, в то время как при более низком, чем обычно, улучшении зрения люди предпочитают идти быстрее.[2] Такое поведение согласуется с возвращением визуально наблюдаемой скорости обратно к предпочтительной скорости и предполагает, что зрение используется корректирующим образом, чтобы поддерживать скорость ходьбы на значении, которое воспринимается как оптимальное. Более того, динамика этого визуального воздействия на предпочтительную скорость ходьбы является быстрой - когда визуальные эффекты меняются внезапно, люди изменяют свою скорость в течение нескольких секунд.[17] Время и направление этих ответов 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 адаптируется походка минимизировать его.

Как упражнение

Смотрите также: Ходьба § Польза для здоровья

При широкой доступности недорогих шагомеры, медицинские работники рекомендуют ходьбу в качестве упражнения для здоровья сердца и / или потери веса. NIH 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 в качестве «индекса малоподвижного образа жизни»; (ii). 5000-7499 шагов в день типичны для повседневной активности, за исключением спорта / физических упражнений, и могут считаться «малоактивными»; (iii). 7500-9999, вероятно, включает некоторую волевую деятельность (и / или повышенные требования к профессиональной деятельности) и может считаться «в некоторой степени 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 «очень активные».[18]

Ситуация несколько усложняется, когда вводится предпочтительная скорость ходьбы. Чем выше темп, тем больше сжигается калорий, если целью является снижение веса. Максимальная частота сердечных сокращений для упражнений (220 минус возраст) по сравнению с диаграммами «целей сжигания жира» подтверждает многие ссылки, которые дают среднее значение 1,4 м / с (3,1 мили в час), как в пределах этого целевого диапазона. В этом диапазоне шагомеры в среднем 100 шагов в минуту (в зависимости от индивидуального шага) или от полутора до двух часов для ежедневного выполнения 10 000 или более шагов (100 минут при 100 шагах в минуту равны 10 000 шагов).[19]

В городском дизайне

Типичная скорость ходьбы 1,4 метра в секунду (5,0 км / ч; 3,1 мили в час; 4,6 фут / с) рекомендована руководствами по проектированию, включая Руководство по проектированию дорог и мостов. Транспорт для Лондона рекомендуется 1,33 метра в секунду (4,8 км / ч; 3,0 миль / ч; 4,4 фута / с) в PTAL методология.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Браунинг, Р. К., Бейкер, Э. А., Херрон, Дж. А. и Крам, Р. (2006). «Влияние ожирения и секса на затраты энергии и предпочтительную скорость ходьбы». Журнал прикладной физиологии. 100 (2): 390–398. Дои:10.1152 / japplphysiol.00767.2005. PMID  16210434.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  2. ^ а б Молер Б. Дж., Томпсон В. Б., Крим-Регер С. Х., Пик Х. Л. мл., Уоррен В. Х. мл. (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. PMID  17372727.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  3. ^ а б Левин, Р. В. и Норензаян, А. (1999). «Темпы жизни в 31 стране» (PDF). Журнал кросс-культурной психологии. 30 (2): 178–205. Дои:10.1177/0022022199030002003.
  4. ^ Минетти, А. Э. (2000). «Три режима передвижения по земле». В Бенно Маурус Нигг; Брайан Р. Макинтош; Иоахим Местер (ред.). Биомеханика и биология движения. Кинетика человека. С. 67–78. ISBN  978-0-7360-0331-5.
  5. ^ Хойт, Д. Ф. и Тейлор, К. Р. (1981). «Походка и энергетика передвижения лошадей». Природа. 292 (5820): 239–240. Bibcode:1981Натура.292..239H. Дои:10.1038 / 292239a0.
  6. ^ Дарли, Дж. М. и Бэтсон, К. Д. (1973). ""От Иерусалима до Иерихона ": исследование ситуационных и диспозиционных переменных в поведении помощи". Журнал личности и социальной психологии. 27 (1): 100–108. Дои:10,1037 / ч0034449.
  7. ^ а б Александр, Макнил Р. (2002). "Энергетика и оптимизация ходьбы и бега человека: мемориальная лекция Раймонда Перла 2000 г." (PDF). Американский журнал биологии человека. 14 (5): 641–648. Дои:10.1002 / ajhb.10067. PMID  12203818.
  8. ^ Ральстон, Х. (1958). «Соотношение энергии и скорости и оптимальная скорость при ходьбе по горизонтали» (PDF). Int. З. Энгью. Physiol. Einschl. Арбейтфизиол. 17 (4): 277–283. Дои:10.1007 / BF00698754.
  9. ^ Уиклер, С. Дж., Хойт, Д. Ф., Коггер, Э. А. и Хиршбейн, М. Х. (2000). «Желаемая скорость и стоимость транспорта: эффект наклона» (PDF ). Журнал экспериментальной биологии. 203 (14): 2195–2200. PMID  10862731.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  10. ^ Снатерс, М., Тон, Р., Куо, А. Д. и Донелан, Дж. М. (2011). «Четкие быстрые и медленные процессы способствуют выбору предпочтительной частоты шагов во время ходьбы человека» (PDF). Журнал прикладной физиологии. 110 (6): 1682–1690. Дои:10.1152 / japplphysiol.00536.2010. ЧВК  4182286. PMID  21393467.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  11. ^ 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 65 и 80 лет». Европейский журнал физиологии. 447 (6): 915–921. Дои:10.1007 / s00424-003-1212-у. PMID  14666424.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  12. ^ Донелан, Дж. М., Крам, Р. и Куо, А. Д. (2002). «Механическая работа при пошаговом переходе - главный фактор, определяющий метаболические затраты человека при ходьбе». Журнал экспериментальной биологии. 205 (23): 3717–3727.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  13. ^ Док, Дж., Донелан, Дж. М. и Куо, А. Д. (2005). «Механика и энергетика покачивания ноги человека» (PDF). Журнал экспериментальной биологии. 208 (3): 439–445. Дои:10.1242 / jeb.01408. PMID  15671332.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  14. ^ Александр, Р. (1991). «Энергосберегающие механизмы при ходьбе и беге». Журнал экспериментальной биологии. 160 (1): 55–69.
  15. ^ Хантер, Л. К., Хендрикс, Э. К. и Дин, Дж. К. (2010). «Стоимость ходьбы под уклон: оптимальна ли предпочтительная походка с энергетической точки зрения?». Журнал биомеханики. 43 (10): 1910–1915. Дои:10.1016 / j.jbiomech.2010.03.030. PMID  20399434.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  16. ^ Норрис, Дж. А., Граната, К. П., Митрос, М. Р., Бирн, Э. М. и Марш, А. П. (2007). «Влияние усиленной мощности подошвенного сгибания на предпочтительную скорость ходьбы и экономичность у молодых и пожилых людей». Походка и поза. 25 (4): 620–627. Дои:10.1016 / j.gaitpost.2006.07.002. PMID  16905320.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  17. ^ О’Коннор, С. М., Донелан, Дж. М. (2012). «Быстрое визуальное предсказание и медленная оптимизация предпочтительной скорости ходьбы». Журнал нейрофизиологии. 107 (9): 2549–59. Дои:10.1152 / ян.00866.2011. PMID  22298829.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  18. ^ Тюдор-Локк С, Бассет Д.Р. (2004). «Сколько шагов в день достаточно? Предварительные показатели шагомера для здоровья населения». Sports Med. 34 (1): 1–8. Дои:10.2165/00007256-200434010-00001. PMID  14715035.
  19. ^ Графики диапазонов скоростей ходьбы для похудания или здоровья