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研究发现厚胼胝不会降低足部敏感度

2019-07-09 16:11:20  来源:Nature自然科研

光脚走路的人会自然长出较厚的老茧。和有软垫的鞋子不同,这些老茧在保护双脚的同时并不会降低足部敏感度。

大约600万年前,人类的祖先开始直立行走。从那以后,双脚就成了古人类和现代人类与地面的唯一接触点。有证据显示,人类约从20万年前开始向解剖学意义上的现代人类演化,但人类很晚才开始为了保护双脚和其他原因而穿鞋——约从4万年前开始。那么,如果存在一种既能保护双脚又能保护双脚对地面的感知能力(也称为触觉敏感度)的方式,不是一举两得?Holowka等人在《自然》杂志上发文称,足部皮肤的老茧(又名胼胝)正好可以发挥这个作用。作者研究了肯尼亚和美国的穿鞋者或光脚者的胼胝厚度和硬度,以及他们的足部敏感度,得出了以上结论。

图1

图1|等待投票的肯尼亚村民。投票站前的这个队伍中,既有赤脚的人,也有穿鞋的人。Holowka等人研究了肯尼亚和美国一些习惯光脚或穿鞋的个体,调查胼胝的形成会如何影响足部的敏感度。一般来说,习惯光脚的人比习惯穿鞋的人的胼胝更厚,也更硬。

Holowka和同事利用超声波测量胼胝的厚度。他们发现,习惯光脚的人,其胼胝通常比习惯穿鞋的人要厚30%左右。我们可以假设,厚胼胝除了能比薄胼胝提供更多保护外,其他方面应该基本相当。那么,事实确实如此吗?为了一探究竟,作者使用邵氏硬度计对脚底的力学性能进行了量化测量。邵氏硬度计常用于制鞋业,主要用来测量足部对硬度计造成的压痕的抗力。实验结果显示,习惯光脚走路的人的足部皮肤比经常穿鞋的人要硬30%左右。正是这层又厚又硬的皮肤被认为具有类似鞋底一样的保护作用。

我们的足部非常敏感,因此我们光脚踩在沙滩上时会有一种愉悦感,而踩到尖锐的石子时会感到疼痛。这种敏感大有用场,因为我们的身体神经需要靠这类信息来调节我们的姿势和步态,这与我们灵敏的指尖可以帮助我们精确摆弄物体的原理相似。皮肤中的各种机械感受器都属于这个帮助维持触觉敏感度的系统,它们可以感知压力一类的机械刺激。如果这些感受器由于疾病或实验性操纵而无法正常运作,我们的平衡能力或步态就会受到影响。

Holowka和同事使用激振器对志愿者体内的两种机械感受器——触觉小体和环层小体,进行了敏感度评估。这些机械感受器会对我们行走和跑步时的高频压力刺激(分别为5–50和100–300赫兹)做出反应,尤其是在足部触地的那一刻。一般认为皮肤越厚,越容易抑制刺激的传递,但Holowka和同事的关键发现却出人意料:那些习惯性不穿鞋的人,他们的机械感受器敏感度并不比穿鞋者的低。

从生物学上说,长着厚胼胝,光脚走路是人类的正常能力,习惯光脚走路的人很少在这方面遇到问题,这一点我在印度的研究中已经发现了。让习惯穿鞋走路的人光脚走在某些地面上,他们会感到疼痛;但习惯光脚走路的人没有报告这类疼痛感受。不过,习惯光脚走路的人可能更容易受到外伤,因为鞋子提供的保护比胼胝大。尽管如此,光脚者的足部一般而言可能比穿鞋者的足部更健康,他们很少出现拇囊炎和足弓下陷等足部疾病。

是时候扔掉鞋子了吗?好像还没有。鞋子对于足病患者很有帮助,同时还能提高运动成绩。在我们的日常生活中,鞋子有保暖作用,能比胼胝提供更多保护。如此一来,我们应该穿什么样的鞋子就成了一个更加迫切的问题。

Holowka和同事认为,厚胼胝之所以不会降低足部敏感度,是因为其硬度可以将来自地面的机械刺激几乎原封不动地传递至关键机械感受器所在的深层皮肤。如果真是这样,底部较硬的鞋子应该也能发挥和胼胝一样的功能。事实确实如此,F1赛车手穿的硬底鞋在高频振动下能提供更高的敏感度。

要全面理解鞋底对步态的影响,还需要开展更进一步的研究。人体和机器不同,机器可以一次研究一个变量;而人体运动是一个复杂、动态的系统,即使只改变一个变量,比如鞋底的硬度,也可能导致其他的生理学和行为学改变。比如说,与光脚跑步相比,穿着有缓冲垫的鞋跑步会改变足部与地面的接触方式(也叫触地方式),还会让足弓反应更为僵硬。

Holowka等人通过跑步机实验量化冲击力,即足部触地时即时感受到的力。作者发现,即使采用没有软垫的鞋来模拟类似胼胝的足底,也无法完全反映出触地时胼胝所发挥的作用。对光脚个体的观察发现,这类鞋子会减缓冲击力的增速,同时增加冲量(冲击力乘以冲击持续的时间,即从足部踩地到突然减缓的时长)。

保护足部敏感度的好处自不用多说,尤其是对那些难以保持平衡的人而言。对于体操运动员来说是如此,老年人也同理。人的视力、平衡能力和足部敏感度都会随年龄增长而自然下降。因此,硬底鞋或许是这些人的一个好选择。事实上,穿硬底鞋可以降低老年人摔倒的风险。Holowka及其同事的研究帮助解释了个中原因。虽然这个谜团已被解开,但是仍有很多其他影响人类行走的因素等待人们去探索。

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