根據美國養(yǎng)狗俱樂部的說法，狗的步態(tài)是“各種速度的腳步模式，每種速度都由特定的節(jié)奏和腳步來區(qū)分”。例如，當狗小跑時，右前腿和左后腿一起移動。這是一種中間步態(tài)，比走路快，但比跑步慢。
2018年12月12日，在《英國皇家學會學報B》中，芝加哥大學醫(yī)學院的多機構研究團隊采用了一種新穎而廣泛的方法來理解這種與速度相關的步態(tài)變化。長期以來，普遍接受的方法一直致力于降低運動成本，基本上找到了從一種步態(tài)爬到另一種步態(tài)而不浪費能量的最輕松的方法。
然而，研究人員發(fā)現了不同的解釋。他們選擇少關注能量守恒，多關注運動不穩(wěn)定性——用外行人的話來說，減少絆倒或摔倒的風險。他們的研究結果表明，步態(tài)變換代表了“運動的預測和預測變換，以最小化不穩(wěn)定的動態(tài)狀態(tài)。”
該研究的第一作者、有機生物系博士后邁克爾格拉納托夫斯基博士說：“我們發(fā)現，當步態(tài)的穩(wěn)定性下降到一定程度，切換到新的步態(tài)可以提高穩(wěn)定性時，就會發(fā)生步態(tài)過渡。芝加哥大學解剖學?！拔覀冄芯康牟溉閯游锖网B類傾向于在關鍵點進行步態(tài)過渡，以提供更有節(jié)奏和不穩(wěn)定的運動。”
他補充說，這些過渡可以最大限度地減少“高跨度變化和不穩(wěn)定的動態(tài)狀態(tài)，并降低肢體間干擾的風險，如絆倒或摔倒”。
這項廣泛的研究集中在九種動物模型中的步態(tài)轉換——七種哺乳動物和兩種鳥類。研究人員開始在弗吉尼亞州研究負鼠、簇絨卷尾猴(“器官研磨”猴)和家犬。
隨后，他們在另外六個物種中發(fā)現了類似的步態(tài)轉換數據：美國水貂、澳大利亞水鼠、刷尾虎(小有袋動物，也稱為鼠袋鼠)、鴕鳥、北美河獺和斯瓦爾巴巖雷鳥。
所有原始動物——狗、猴子和負鼠——都被訓練在有機玻璃新陳代謝室的跑步機上以一系列速度奔跑。這使動物熟悉跑步機，并改善它們的健康。訓練結束時，所有動物都能以代謝運動所需的速度保持6至10分鐘的劇烈奔跑。
訓練結束后，研究人員開始測試。他們監(jiān)測氧氣吸收、二氧化碳產生、溫度、水分含量、氣壓和氣流。每只動物每天在室內跑兩到五次。根據這些指標，可以確定以特定速度運行的能量成本。
這些能源成本是在步行和跑步過程中以一系列速度收集的。針對每個速度區(qū)間收集步幅周期持續(xù)時間的變化。
基于從這一廣泛的系統發(fā)育物種收集的數據，作者確定了步態(tài)變換的能量最小化假設很少被滿足的假設。
相反，大多數動物在最有能力的時候選擇不改變步態(tài)。在這項研究中，當狗、松雞、鴕鳥和水獺從步行模式切換到更快模式時，它們的運輸能量成本沒有顯著變化。相比之下，幾乎所有其他物種在步態(tài)轉換附近都表現出很高的可。然后，在轉換到更穩(wěn)定的步態(tài)后，他們減少了可。
作者總結道：“節(jié)能不能預測步態(tài)過渡模式?！毕喾?，步態(tài)過渡“在一定速度范圍內保持動態(tài)穩(wěn)定性”。
“我們的數據，”作者總結道，“表明步態(tài)變換代表了運動類型的預測性和預期性變換，從而最大限度地減少高可，避免不穩(wěn)定的動態(tài)狀態(tài)?！彼麄冄a充說，鳥類和哺乳動物似乎已經進化出一種感覺運動機制來監(jiān)測運動過程中的步幅穩(wěn)定性，并在關鍵的變化水平上觸發(fā)步態(tài)轉換。
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