כף הרגל האנושית הנוקשה מאפשרת דחיפה יעילה בהליכה או בריצה, והייתה קריטית להתפתחות ההליכה על שתיים. הסברה היא כי הקשת הייחודית באמצע כף הרגל (כף הרגל התיכונה, midfoot) מקשיחה את כף הרגל בניגוד לפרימטים אחרים, להם יש כפות רגליים שטוחות וגמישות שמתכופפות באופן מודגש באזור זה. עם זאת, הקשר בין הגיאומטריה של אמצע כף הרגל לבין נוקשות נותר בגדר ויכוח בביומכניקה של פודיאטריה (ענף רפואי המוקדש ללימוד, אבחון וטיפול בבעיות רפואיות של כף הרגל והקרסול) ובפליאונטולוגיה (מדע שעוסק בחקר מאובנים). מחלוקות אלה התרכזו בקשת האורכית המדיאלית ולא שקלו האם נוקשות כף הרגל האנושית מושפעת מהקשת השנייה, זו הטרסלית הרוחבית שנמצאת בקו מקביל לבהונות.
במחקר חדש שהתפרסם בימים אלה בכתב העת המדעי Nature, חוקרים מראים כי הקשת הטרסלית הרוחבית, הפועלת דרך הרקמות הבין-מטטרסליות, אחראית ליותר מ-40% מהנוקשות האורכית של כף הרגל. המדענים יצרו מודל סיליקון של הקשת הרוחבית, אשר נוצרת על ידי העצמות המטטרסליות ורצועות כף הרגל, ומדדו עד כמה הקשיחה עם קשתות שונות. ממש כאילו עיקמו פיסת נייר ארוכה ושטוחה, ככל שעיקמו את הקשת בדגם, כך הפך נוקשה לאורכו. מאפיין זה חשוב מכיוון שכפות הרגליים צריכות להיות חזקות מספיק כדי לשאת יותר ממשקל הגוף בעת ריצה. בנוסף, גם מאפייני החומר של הרקמות הבין-מטטרסליות והניידות של העצמות המטטרסליות בכף הרגל עשויים להשפיע על נוקשות האורך של כף הרגל וכך על קשר העקמומיות-נוקשות של הקשת הטרסלית הרוחבית.
איור 1. הקשת הרוחבית ונוקשות כף הרגל. באמצע כף הרגל האנושית שתי קשתות ברורות, האורכית והרוחבית. בנוסף נראה דפוס טעינה אופייני במהלך דחיפת כף הרגל בהליכה וריצה (Credit: Venkadesan et al.,2020).
על ידי ניתוח מאובנים, החוקרים עקבו אחר התפתחות פרמטר העקמומיות בקרב הומינינים שנכחדו ומראים כי הופעת הקשת הרוחבית שדומה לזו שלנו הייתה שלב מפתח בהתפתחות ההליכה על שתיים אשר קדמה לאדם הקדמון ב 1.5 מיליון שנים לפחות.
החוקרים מציעים כי הבנה מחודשת זו של כף הרגל עשויה לשפר את הטיפול הקליני בהפרעות רגליים שטוחות, תכנון כפות רגליים רובוטיות ולימוד תפקוד כף הרגל בהליכה וריצה.
סרטון: עם כל צעד בריצה, כפות הרגליים דוחפות שוב ושוב את הקרקע בכוח שנושא יותר מפי שניים ממשקל הגוף. כאשר קדמת כף הרגל נטענת בדרך זו, כף הרגל שומרת על צורתה בגלל הנוקשות שלה. הנקודות המחוברות לכף רגלו של הרץ בסרטון מראות כיצד כף הרגל מתכופפת מעט כאשר היא דוחפת את הקרקע. ההליכון נקבע ל-3.2 מטר/שנייה, בערך 11.5 קמ"ש, 5 דקות 12ש' לק"מ.
תמונה ראשית: pixabay
מקור:
Stiffness of the human foot and evolution of the transverse arch. Madhusudhan Venkadesan, Ali Yawar, Carolyn M. Eng, Marcelo A. Dias, Dhiraj K. Singh, Steven M. Tommasini, Andrew H. Haims, Mahesh M. Bandi, Shreyas Mandre. Nature,2020
