Вы когда-нибудь задумывались, почему, шагая по улице, мы автоматически машем руками, словно маятниками? Попробуйте пройтись, плотно прижав кисти к бедрам, – сразу почувствуете себя то ли солдатом на параде, то ли зомби из фильма ужасов.
Неудивительно, что эта странная привычка давно интригует ученых. Некоторые исследователи выдвигали гипотезу о четвероногой локомоции человека: гипотезу о том, что размахивание руками – это рудимент, доставшийся нам от далеких предков, которые ходили на четырех лапах. Возможно, мы раскачиваем руками просто по инерции, без особой пользы, примерно как аппендикс болтается в животе? Или это помогает нам держать равновесие и не падать?
Как же это работает на самом деле? Давайте разбираться.
Рудимент или полезная привычка?
Чтобы выяснить роль размахивания руками, группа ученых из Мичиганского университета (США) и Делфтского технического университета (Нидерланды) поставила забавный эксперимент. В 2009 году они пригласили добровольцев походить по беговой дорожке в разных стилях. Один вариант – привычный шаг: правая нога вперед, левая рука вперед (и наоборот). Другой – асинхронный шаг: двигать вперед правую руку одновременно с правой ногой (как ни странно, так ходят верблюды, но человеку это не свойственно). И третий – “ходьба зомби”: идти, совсем не размахивая руками, держа их прижатыми к туловищу. Представьте себя на месте участников: тут поневоле вспоминаешь сценку из комедии, где новобранец в строю сбивается в ногу и машет не той рукой. Вроде мелочь, а идти неудобно!
Результаты этого эксперимента развенчали представление о бесполезности наших махов. Оказалось, что привычное размахивание руками действительно экономит энергию. Люди, которые ходили с «приклеенными» к бокам руками, тратили примерно на 12% больше энергии на ту же дистанцию. А вот асинхронная походка – когда доброволец намеренно шел «не в такт» – и вовсе повышала энергозатраты на 26%! Проще говоря, заставить себя ходить «по-верблюжьи» оказалось настолько неестественно, что организм начинал тратить лишнюю энергию лишь бы поддерживать этот нескладный ритм. Недаром любой, кто пробовал так шагать, чувствует себя бревном – тело просто сопротивляется такой непривычной координации.
Почему же без движений руками мы так быстро выдыхаемся? Дело в том, что руки служат естественными балансировщиками. При обычной ходьбе наше тело слегка поворачивается и покачивается – представьте, как при каждом шаге торс хочет развернуться. Раскачивающиеся руки гасят этот вращательный момент (торальный «скручивающий» импульс) и не дают нам заваливаться из стороны в сторону. Если же зафиксировать руки, туловище начинает крутить сильнее, и мышцам корпуса с ногами приходится работать дополнительно, чтобы удержать равновесие. В итоге расход энергии растет.
Более того, руки помогают сглаживать еще и вертикальные колебания тела. Каждый шаг чуть приподнимает и опускает нас – без участия рук это движение приходится компенсировать за счет ног. По оценкам, отсутствие махов руками заставляет тратить до 63% больше энергии на гашение «подпрыгивания» корпуса при ходьбе. Выходит, руки – как встроенные амортизаторы: уберите их, и ваше тело начнет трясти, будто у автомобиля отняли подвеску.
Научный вывод исследователей был однозначен: размахивание руками – не бессмысленный атавизм, оставшийся от четвероногих предков, а неотъемлемая часть экономичной ходьбы человека. Наши болтающиеся при ходьбе руки служат очень важному делу – они делают шаг уверенным и энергоэффективным.
Конечно, экономия в 12–26% энергии – это не то, что мы прямо замечаем в повседневной жизни. Но на долгой дистанции или в течении многих лет, такая эффективность имеет значение. Эволюция редко упустит шанс сохранить энергию, поэтому странно было бы, если б наши руки и правда болтались «просто так».
Наш внутренний четвероногий друг
Интересно, что эта история – не просто про энергетику, но и про эволюционные корни. Идея о связи рук и походки не взялась с потолка. Если посмотреть на ходьбу человека со стороны, заметно: мы двигаем левой рукой вместе с правой ногой, и наоборот. Забавно, но точно такой же диагональный шаг используют многие четвероногие животные. Кошка или собака на рыси переставляет одновременно переднюю левую лапу и заднюю правую, затем наоборот – получается упругий, сбалансированный бег. Наш биомеханический “софт” явно помнит такие шаблоны.
Неврологи давно подозревают, что человеческая походка управляeтся теми же нервными схемами, что и походка четвероногих. Известный швейцарский нейрофизиолог Фолькер Дитц даже задался вопросом в статье «Используют ли люди-бипеды координацию, свойственную четвероногим?». Ответ получился во многом положительным. Исследования показали, что координация движений конечностей у ходящего человека организована очень похоже на координацию у ходящей кошки. Иначе говоря, в нашем спинном мозге сохранилась центральная генераторная цепь, которая синхронизирует ритм ног и рук – почти как у четвероногих предков. Когда мы идем, мозг может не контролировать каждую руку и ногу отдельно; вместо этого некий «автопилот» в спинном мозге задает всем конечностям слаженный паттерн.
Дополнительные подтверждения пришли из экспериментов с рефлексами. Например, в 2003 году канадские ученые Э. Пол Зер и Ч. Харидас обнаружили, что кожные рефлексы в мышцах рук во время ходьбы модулируются так же, как и рефлексы в ногах. Проще говоря, нервная система обрабатывает сигналы от рук и ног в унисон во время ритмичной ходьбы. Это намекает, что управление движением рук и ног связано общими нейронными контурами. Такой механизм очень похож на работу центрального генератора походки у четвероногих: у них спинной мозг способен самостоятельно контролировать череду движений всех лап, без участия головного мозга.
Конечно, все это не значит, что махи руками – бесполезный рудимент, как думали раньше. Наоборот, эволюция переиспользовала старую четвероногую программу нам во благо. Представьте, что внутри каждого из нас сидит маленькая нейронка, доставшаяся нам от общего предка с кошками. Эта нейронка привыкла управлять четырьмя конечностями и теперь, во время ходьбы на двух ногах, она все так же не забывает дергать за ниточки и ног и рук одновременно. Получается своеобразный эволюционный лайфхак, когда древние нейронные сети продолжают помогать экономить силы и держать равновесие при ходьбе современному человеку.
Примеры: от обезьяны до зомби
Эволюционный след размахивания руками можно заметить невооруженным глазом, взглянув на братьев наших меньших или на детей. Маленькие дети, только научившись ходить, часто размахивают руками хаотично или держат их напряженно поднятыми – они еще не полностью освоили «прошивку» баланса походки. Со временем встроенный механизм запускается, и ребенок начинает махать руками ритмично, не задумываясь. Похожее же поведение мы видим у человекообразных обезьян: когда шимпанзе пробуют ходить на задних лапах, они тоже разводят руки для равновесия или покачивают ими. Для них ходьба на задних лапах непривычна, но инстинкт баланса включается сам собой – все прямо как у нас!
Так же влияние правильно работающей координации на результаты можно наблюдать у спортсменов. Спортивная ходьба жестко регламентирует технику: спортсмены ходят очень быстро и при этом энергично работают руками. Без этого достичь высокой скорости трудно – руки помогают сохранять темп и устойчивость. Бегуны-спринтеры вообще превратили махи рук в часть «двигателя»: размахивая руками, они добавляют себе импульс вперед и удерживают тело в нужном положении. Попробуйте пробежать стометровку, сложив руки вдоль тела – вы сразу проиграете тому, кто машет ими в такт шагам. Даже прыгуны в длину знают фокус: взмах руками при отталкивании добавляет им дальности, а махи в полете помогают скорректировать позицию. Если бы руки были балластом, в спорте про них давно забыли бы, но мы видим обратное.
С другой стороны, нарушения в механизме махов рук могут сигнализировать о проблемах. В медицине известно, что у больных болезнью Паркинсона один из ранних признаков – снижение амплитуды маха одной рукой при ходьбе. Человек еще нормально переставляет ноги, но одна рука словно ленится. Врач-невролог на осмотре сразу заметит: это тревожный звоночек. Здоровая нервная система автоматически раскачивает обе руки синхронно и симметрично, а если этого не происходит – значит, центральный механизм нарушен. Таким образом, нормальная работа «четвероногого» паттерна – показатель здоровья. Попробуйте обратить внимание на походки прохожих: кто идет скованно, не размахивая руками, или у кого махи явно неравномерны, тому, возможно, стоит проверить состояние нервной системы. Недаром говорится, что походка может рассказать о человеке больше, чем слова.
В быту мы тоже интуитивно ценим помощь рук. Когда вы несете тяжелую сумку в одной руке, другая рука начинает раскачиваться сильнее, компенсируя перекос – балансировка включается автоматически. А если обе руки заняты (скажем, коробками), ходить становится трудно: тело старается покачиваться, вы чувствуете себя менее устойчиво. Мы даже придумываем приспособления, чтобы вернуть рукам свободу – например, рюкзак вместо сумки через плечо, чтобы обе руки могли участвовать в походке или тележку, чтобы возить неудобные грузы (а не только тяжелые).
Забавно, но наше тело помнит ходьбу на четвереньках. Есть даже случаи (синдром Юнера Тана), где из-за генетического нарушения несколько человек ходят на четвереньках – ученые сначала шумно объявили их «обратно эволюционировавшими» людьми, хотя позже выяснилось, что это особая патология развития мозжечка. Тем не менее, факт: человек способен перейти на походку на четвереньках, и в этих случаях заметно, что координация рук и ног у таких людей схожа с координацией у животных. К счастью, для всех остальных это не более чем резервная возможность организма.
В массовой культуре тоже есть понимание, что с руками при ходьбе шутки плохи. Вспомните мемы про «Naruto run» – герои аниме бегут, откинув руки назад. Выглядело настолько эпично, что люди даже пытались повторять. Чем закончилась попытка «штурма Зоны 51» в стиле Naruto, известно: разве что отличными шутками. Бежать так долго неудобно – без помощи рук вы быстро потеряете скорость и равновесие (а окружающие еще и решат, что у вас сбои в прошивке!). А вот классические зомби в фильмах как раз двигаются с прямыми, вытянутыми вперед руками – медленно, неуклюже, рывками. Зомби ведь больны – можно сказать, у них отключен нормальный моторный шаблон, и сразу видно, насколько неэффективна ходьба без координации рук. Так что, когда в следующий раз на Хэллоуин будете изображать зомби, знайте: ваша шаркающая походка «без рук» научно обоснованно энергозатратна!
Эволюция знает, что делает
Итак, миф о том, что махи руками при ходьбе – бесполезный пережиток прошлого, можно смело отправлять в утиль. У этого поведения есть глубокие эволюционные корни – миллионы лет наши предки передвигались на четвереньках, и их нервная система отполировала синхронную работу всех конечностей. Мы унаследовали этот «внутренний метроном», но совсем не зря: встав на две ноги, человечество сумело приспособить старый механизм под новые задачи. Раскачивая руками при ходьбе, мы экономим силы, держим равновесие и вообще ходим грациознее, чем могли бы без этого. Недаром природа не избавилась от этой «привычки», а сохранила её.
Можно сказать, мы ходим на двух ногах, но отчасти всё ещё мысленно на четырех – и это замечательно! Наш организм – хитрый инноватор: взял рудимент и превратил в полезную опцию. Как шутят учёные, махать руками мы начали, возможно, потому что “забыли их опустить” после того, как слезли с деревьев, но продолжаем – потому что так удобнее и лучше.
В одном из научных докладов даже фигурирует фраза: «Размахивание руками – не факультативный реликт потребностей наших четвероногих предков, а важная часть энергетической экономии человеческой походки». То есть это не просто наследие, а элемент нашего совершенного биомеханического дизайна.
🇬🇧 The English version of the article is here.
