Порой человек не задумывается, что ходьба на двух ногах – процесс замысловатый. Напротив, кажется, что всё просто: оказавшаяся сзади нога во время очередного шага переносится вперёд, а тело удерживает равновесие при помощи мускулов, сухожилий и костей. На самом же деле учёные до сих пор не до конца изучили все механизмы, связанные с передвижением человека. Например, пока не существует общепринятого описания той роли, которую при ходьбе играет голеностопный сустав.

«Представьте, что у вас есть много маленьких камушков, которые вы обернули множеством эластичных лент, – предлагает Невилл Хоган (Neville Hogan) из Массачусетского технологического института. – Примерно так выглядит лодыжка человека. Это крайне сложный сустав с точки зрения кинематики».

Невилл Хоган и его коллеги провели исследование, в ходе которого измеряли упругость человеческой лодыжки при помощи разработанного ими механизма под названием Anklebot. Этот робот крепится к колену человека и к специальному ботинку. Когда человек совершает движение лодыжкой, робот пытается сдвинуть ногу в заданном направлении, при котором лодыжка должна принять другое физиологически предусмотренное положение. При этом высчитывается угловое смещение и вращающий момент определённых мышц ноги, и в дальнейшем исходя из этих данных высчитывается упругость лодыжки.

Эксперименты со здоровыми добровольцами показали, что наиболее уверенно человек способен двигать голеностопный сустав вверх и вниз (как при нажатии на педаль автомобиля). Затем идёт движение вправо и влево. Наименьшая упругость была зарегистрирована при попытках завернуть лодыжку «внутрь». Это, рассчитывают исследователи, позволит по-новому посмотреть на причины некоторых часто встречающихся травм, включая растяжение лодыжки.

Также учёные обнаружили любопытную деталь – движение голеностопного сустава из стороны в сторону происходит независимо от его движения вверх и вниз. Специалисты предполагают, что это открытие позволит медикам лучше понять природу различных двигательных нарушений, в том числе вызванных последствиями инсульта.

Anklebot был разработан не только в исследовательских целях. Другое его предназначение – помочь людям с ослабленными мышцами ног снова начать ходить. Несколько добровольцев, испытывавших после инсульта трудности при ходьбе, проверили действие изобретения на себе. На первом этапе робот просто разминал лодыжку, поворачивая её в различных направлениях. Затем, когда пациент начинал ходить самостоятельно, робот помогал ему, высчитывая количество усилий, которые человек способен приложить самостоятельно, и «вычитая» эти усилия из собственных.

По словам учёных, уже существующие подобные разработки объединяет то, что они делают за человека всю работу. «Пользуясь ими, можно заснуть посреди пути, и некоторые так и делают, – размышляет Хоган. – Мы постарались сделать механизм, который будет помогать человеку, но от которого человек не будет зависеть. Это должно быть немного похоже на работу тренера», – считает исследователь.

О результатах своего исследования учёные сообщили в журнале IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering.

Источник: http://strf.ru/material.aspx?CatalogId=222&d_no=71377#.UnEm8HAkIS4