其他

跌倒的科學

具備絆倒功能的跑步機,讓科學家研究身體如何保持平衡。

撰文/戴利(Jim Daley)
翻譯/宋宜真

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跌倒的科學

具備絆倒功能的跑步機,讓科學家研究身體如何保持平衡。

撰文/戴利(Jim Daley)
翻譯/宋宜真


一名受試者在跑步機上輕快步行,攝影機則記錄了他的一舉一動。此時一塊16公斤重的金屬突然出現在跑步帶上,受試者戴著特殊眼鏡而看不到這塊金屬,於是步伐踉蹌向前絆倒,還好安全防護裝置穩住了他。這只是一次實驗,後面還有好幾十次。


研究人員開發了危險跑步機,用來研究人們絆倒後如何重新站穩。美國范德比爾特大學機械工程師高法柏(Michael Goldfarb)是這項跑步機研究的共同作者,他表示人在絆倒時,身體通常會以誇張的姿勢踩出一大步,好讓中樞神經系統重新調整身體的重心、站穩腳步。但是他又說:「當下要如何做到這樣的改變,則要看你絆倒時身體的姿態。」


裝義肢的人往往很難在絆倒時重新站穩,因此跌倒的比率遠高於一般人。了解人們如何絆倒又重新用雙腳站穩,有助於研究人員設計更好的義肢。


為了引發真正的絆倒,研究人員得要暗中施放笨重的金屬塊。根據今年6月《神經工程與復健期刊》的這篇論文,高法柏等人的設備很有用,他們在跑步機上巧妙地放置笨重的金屬塊,受試者在絆倒時才感知到障礙物。金屬塊放置位置由演算法決定,以便研究人員觀察受試者在步態中以各種姿勢絆倒時的反應。


突如其來的金屬塊是這項研究的關鍵,但這類研究的受試者都知道他們遲早會被絆倒,未參與這項研究的伊利諾大學芝加哥分校生物力學家葛拉畢納(Mark Grabiner)評論,這會擾亂實驗結果。葛拉畢納說,過去研究人員採取了各種方法來解決這個問題,有時甚至不告訴受試者他們參加的是絆倒研究。但他也肯定新研究的隱藏設計是「對現有技術的漸進式改良」,而這是正確的方向。


高法柏說,在研究的下一階段,他的團隊將使用這些絆倒的數據,為義肢編寫各種絆倒情況下的反射性反應。