Atunci când strategii militari planifică o misiune, unul dintre mulți factori este taxa pe care o are asupra soldaților de jos ai armatei.

simplă

Un marș lung și o încărcătură grea consumă energie. Așadar, strategii militari sunt adesea preocupați de caloriile pe care le va arde un soldat și de efectul stresului metabolic asupra stării lor fiziologice generale, inclusiv temperatura corpului, necesarul de combustibil și oboseala.

Acum oamenii de știință de la Southern Methodist University, Dallas, au descoperit o nouă modalitate mai precisă de a prezice câtă energie folosește un soldat mergând.

Metoda a fost dezvoltată cu finanțare din partea S.U.A. militar. Îmbunătățește semnificativ cele două standarde existente în prezent și se bazează pe doar trei variabile ușor disponibile.

Un instrument precis de evaluare cantitativă este important, deoarece rata la care oamenii ard calorii în timpul mersului poate varia de zece ori în funcție de cât de repede merg, dacă transportă o încărcătură și dacă mersul este în sus, în jos sau la nivel.

„Noua noastră metodă îmbunătățește precizia celor două standarde de vârf care sunt utilizate de aproape 50 de ani”, a declarat fiziologul de exerciții Lindsay W. Ludlow, un coleg post-doctoral SMU și autor principal al studiului. "Modelul nostru este destul de simplu și îmbunătățește predicțiile."

Cercetarea face parte dintr-o inițiativă mai mare de transport de sarcini întreprinsă de SUA Comandamentul armatei medicale și materiale. Sarcina medie transportată de soldații de infanterie ușoară în Afganistan în aprilie și mai 2003 a fost de 132 de lire sterline, potrivit unui U.S. Raportul Institutului Borden al Armatei.

„Soldații transportă încărcături grele, astfel încât informațiile cantitative despre consecințele încărcăturii sunt esențiale din mai multe motive, de la planificarea unei rute până la evaluarea probabilității succesului misiunii”, a declarat Peter Weyand, biomecanist și fiziolog SMU.

"Militarii folosesc o varietate de abordări pentru a modela, prevedea și monitoriza statutul și performanța soldaților de picior, inclusiv pentru a avea soldați echipați cu dispozitive purtabile", a spus Weyand. "Există o nevoie critică pentru soldații moderni de pedeapsă de a înțelege performanța din perspectiva cât de mare este o încărcătură pe care o poartă".

Weyand este autor principal în cercetare și dirijează Laboratorul de Performanță Locomotorie în Școala de Educație SMU Simmons, unde au fost testați subiecții studiului.

Cercetătorii numesc noua lor metodă „Modelul mecanicii minime” pentru a reflecta faptul că necesită doar trei intrări de bază și ușor disponibile pentru a furniza previziuni precise. Ei au raportat descoperirile lor în „Economia pe jos este determinată în mod previzibil de viteza, gradul și sarcina gravitațională” din Jurnalul de fiziologie aplicată.

Variabilele necesare sunt viteza mersului, nivelul sau panta suprafeței de mers și greutatea totală a corpului plus orice sarcină pe care o transportă.

„Asta este tot ce este nevoie pentru a prezice cu precizie câtă energie arde un pasager”, a spus Ludlow.

În timp ce măsurarea este una critică pentru soldații pedaliști, este utilă și pentru drumeții, excursioniști, cumpărători și alte persoane care sunt conștiente de calorii și se pot baza pe gadgeturi electronice purtabile pentru a urmări caloriile pe care le ard, a spus ea.

Mecanica musculară și a mersului este strâns legată de viteză, grad, sarcină

Standardele existente acum utilizate se bazează pe aceleași trei variabile, dar diferit și cu o precizie și o lățime mai reduse.

Noua teorie este o abatere de la viziunea dominantă conform căreia mecanica mersului este prea complexă pentru a fi atât simplă, cât și precisă.

"În cele din urmă, am constatat că trei variabile mecanice remarcabil de simple pot oferi precizie predictivă într-o gamă largă de condiții", a spus Ludlow. "Acuratețea obținută oferă dovezi indirecte puternice că activitatea musculară care determină ratele de ardere a caloriilor în timpul mersului este strâns legată de viteza, înclinația suprafeței și termenii greutății totale din modelul nostru."

Prin utilizarea a două seturi diferite de subiecte de cercetare, cercetătorii au evaluat independent capacitatea modelului lor de a prezice cu precizie cantitatea de energie arsă.

"Dacă mecanica mușchilor și a mersului nu a fost strâns legată de viteză, grad și sarcină, nivelul de precizie predictivă pe care l-am atins este puțin probabil", a spus Weyand.

Prima ecuație generalizată s-a dezvoltat direct dintr-o singură bază de date mare

Cele două ecuații existente care au fost standardele de lucru de aproape 50 de ani s-au bazat în mod necesar pe doar câțiva subiecți și un număr limitat de puncte de date.

Un standard de la Colegiul American de Medicină Sportivă a testat doar viteza și notele în sus, prima formulare fiind bazată pe date de la doar trei persoane.

Celălalt standard, denumit în mod obișnuit ecuația Pandolf, este folosit mai frecvent de către militari și se bazează foarte mult pe date de la șase soldați, combinate cu rezultate experimentale anterioare.

În schimb, ecuația generalizată din SMU a fost derivată din ceea ce se crede că este cea mai mare bază de date disponibilă pentru metabolismul uman al mersului.

Studiul SMU a testat 32 de subiecți adulți individual sub 90 de condiții diferite de viteză și încărcare pe benzile de alergat la laboratorul de performanță locomotorie SMU.

„Principalele ecuații standardizate includeau doar înclinații de nivel și în sus”, a spus Weyand. "Am considerat că este important să oferim și capacități de coborâre, deoarece soldații de pe teren vor întâlni înclinații negative la fel de frecvent ca și cele pozitive."

Subiecții rapid înainte de a-și măsura ratele metabolice de repaus

Un alt element cheie al modelului de mecanică minimă al laboratorului SMU este tratamentul cantitativ al ratei metabolice de repaus.

„Pentru a obține o adevărată rată metabolică de odihnă, am avut subiecți repezi timp de 8 până la 12 ore înainte de a măsura ratele lor metabolice de odihnă dimineața devreme”, a spus Ludlow. Odata ajunsi la laborator, s-au intins timp de o ora in timp ce cercetatorii si-au masurat rata metabolica de odihna.

În sesiuni de testare separate, subiecții au mers pe banda de alergat pentru zeci de probe cu durata de cinci minute fiecare, purtând o muștiucă și o clemă pentru nas. În ultimele două minute ale fiecărui studiu, cercetătorii au măsurat ratele stabile de absorbție a oxigenului pentru a determina rata la care fiecare subiect a ars energie.

Adulții dintr-un grup de 20 de subiecți au fost măsurați fiecare mergând fără sarcină la viteze de 0,4 metri pe secundă, 0,7 metri pe secundă, 1 metru pe secundă, 1,3 metri pe secundă și 1,6 metri pe secundă pe șase pante diferite: grade descendente de minus șase grade și minus trei grade; teren plan; și în sus la pante de trei grade, șase grade și nouă grade.

Adulții dintr-un al doilea grup de 20 au fost testați fiecare la viteze de 0,6 metri pe secundă, 1 metru pe secundă și 1,4 metri pe secundă pe aceleași șase gradiente, dar au transportat sarcini care erau de 18 la sută din greutatea corporală și 31 la sută din corp greutate.

Ratele metabolice de mers pe jos au crescut proporțional cu sarcina crescută

Așa cum era de așteptat, ratele metabolice de mers pe jos au crescut direct proporțional cu creșterea încărcăturii și în mare măsură în conformitate cu cerințele de forță de susținere atât la viteză, cât și la nivel, au spus Weyand și Ludlow.

Mai multe informatii: Lindsay W. Ludlow și colab., Economia de mers este predictibil determinată de viteză, grad și sarcina gravitațională, Jurnalul de fiziologie aplicată (2017). DOI: 10.1152/japplphysiol.00504.2017