Как работа рук влияет на бег?
Невозможно быстро бежать без активной работы рук. Или все-таки возможно?
В четвертом веке до нашей эры греческий философ Аристотель изложил некоторые ключевые принципы техники бега. "Атлеты бегут быстрее, если активно работают руками", — писал он. Современные тренеры говорят несколько иначе, но они все еще считают, что качественная работа рук является важным ключом к быстрому бегу.
С другой стороны, ученым было трудно договориться о том, почему именно мы активно работаем руками при беге и есть ли конкретные способы, с помощью которых мы можем использовать наши руки, чтобы бежать еще быстрее. Последнее дополнение к часто противоречивым исследованиям опубликованным за столетие, появилось в журнале Gait & Posture, за авторством Лэнса Брукса, аспиранта Southern Methodist University, а также Питера Вейанда из SMU и Кеннета Кларка из West Chester University.
Работа рук для спринтеров
Исследование Брукса (которое он объясняет в видео-аннотации здесь) задает простой вопрос: как быстро вы можете бегать без работы рук? Скорость спринта зависит от того, сколько силы вы можете приложить к земле. Легко представить, что, как предположил Аристотель, активная работа рук каким-то образом помогает придать вашему тело наилучшее положение, чтобы мощно приложить ногу к земле. Вот почему, как отмечают Брукс и его коллеги, "в легкоатлетическом сообществе... обычно даются упражнения, предназначенные для улучшения эффективности бега". Но основан ли этот рецепт на доказательной базе?
Чтобы выяснить это, Брукс включил в исследование семь легкоатлетов и десять спортсменов из командных видов спорта, в основном футболистов, с несколькими представителями других видов спорта. Все атлеты выполнили серию 30-метровых спринтов “на все деньги” с нормальным движением рук или бежали с руками, скрещенными на груди. Представители командных видов спорта стартовали с позиции стоя, а легкоатлеты — с колодок. Чтобы начать с колодок в положении со скрещенными руками, исследователи установили специальные платформы по обе стороны от колодок, чтобы атлеты могли начать бег, балансируя на локтях.
Вот как выглядели различные позиции. Старт с колодок — сверху слева, старт из положения стоя — посередине, полный шаг — внизу. Обычные руки слева, скрещенные руки справа.
Хорошо, теперь давайте серьезно: как вы думаете, насколько хорошо вы бы справились с 30-метровым спринтом со стартовой позиции B? Начальная позиция настолько неудобна, что кажется очевидным тот факт, что спринт из обычной стартовой позиции будет намного быстрее. Однако, результаты были не так уж очевидны. Легкоатлеты в среднем бежали за 4,55 секунды “с руками” и за 4,63 без них. Спортсмены командных видов в среднем бежали за 5,01 и 5,08 секунд. В целом, разница составила 1,6 процента, что, пусть и не является ничем в элитном спринтерском мире, но тем не менее, удивительно мала. Для сравнения, разница между повторяющимися спринтами в одной и той же стартовой позиции составляла от 1 до 2 процентов.
Кроме того, спортсмены улучшили время на незнакомом им спринте со скрещенными руками. Они бегали в каждом состоянии три раза, и статистический анализ показал, что их третья попытка со скрещенными руками, как правило, была быстрее, чем вторая попытка. Вполне возможно, что они бы еще значительнее сократили разрыв, имея возможность больше практиковаться. "Очевидно, — пишут Брукс и его соавторы, — если бы нормальная работа рук каким-то образом перешла в большую скорость, как было задумано, участники исследования не смогли бы бежать почти так же быстро в состоянии с ограниченным движением рук".
Если работа руками не делает вас быстрее, то почему все бегают именно так? Стандартный ответ заключается в том, что работа рук противодействует угловому моменту, то есть скручиванию тела назад и вперед, вызванному движением ног. Без этого противодействия вам трудно держать себя лицом вперед, что не идеально подходит для бега по прямой линии или, скажем, для погони за антилопой. В исследовании Брукса, когда работа рук участников была ограничена, они вместо этого крутили туловище туда-сюда, чтобы противостоять вращению нижней части тела (как показано в этом видео). Таким образом, качание рук — это не единственный способ сбалансировать угловой момент, но зато он самый простой и очевидный.
Работа рук для спортсменов на выносливость
Для бегунов на длинные дистанции вопрос о важности работы рук отличается. Максимальная скорость спринта здесь менее важна, чем экономичность: сэкономит ли такой бег энергию, если активно работать руками, по сравнению, скажем, с поворотами туловища туда-сюда? Общая суть всех прошлых исследований заключалась в том, что именно это и делает работа рук. Например, исследование 2014 года, проведенное Кристофером Ареллано и Роджером Крамом, показало, что бег с руками за спиной требует на 3 процента больше энергии, а бег с руками, скрещенными на груди увеличивает затраты энергии на 9 процентов, а руки, сложенные на голове увеличивают затраты энергии на 13 процентов.
Похоже, это противоречит тому, что исследователи Nike сказали мне, когда я писал о марафонском проекте Breaking2 в 2016 и 2017 годах. Одна из схем, которые они рассматривали для повышения скорости своих бегунов, заключалась в том, чтобы предоставить им нечто похожее на смирительную рубашку: стропы, которые поддерживают их предплечья и держат руки близко к груди. Тесты, проведённые на бывшем элитном бегуне Мэтте Тегенкампе и других атлетах показали значительную экономию энергии, но при этом спортсмены они выглядели довольно смешно (“как тираннозавр Рекс” и “как Три балбеса” — это два описания, которые я помню), и Тегенкамп ненавидел это приспособление. В итоге, идея со стропами была отвергнута. (Недавно я попросил пару исследователей Nike о возможности предоставить более подробную информацию, но они не могли это прокомментировать.)
Nike была не единственной компанией, заинтересованной в этой идее. Крам и Арельяно обсудили с теми людьми, кто подал патентную заявку в 2013 году на “одежду для поддержки предплечья”, предназначенную для экономии “потраченной впустую” энергии, путём удержания предплечий под углом в 90 градусов. Вот как выглядело устройство:
Насколько я могу судить, эти стропы направлены на то, чтобы получить лучшее из обоих миров: ваши руки могут естественным образом качаться туда-сюда, чтобы сбалансировать угловой момент от ваших ног, и при этом вам не нужно тратить энергию, чтобы держать их в таком положении или активно двигать ими. Эта концепция пассивного качания рук подпитывается от движения голеней, а не от активных движений мышц рук и плеч, и при этом имеет некоторую научную поддержку, например, в этом исследовании 2009 года, проведенном группой Германа Понтцера в Washington University в Сент-Луисе. Таким образом, нет никакого конфликта между идеей о том, что (а) качание руками позволяет вам бегать более эффективно, чем преднамеренное ограничение раскачивания рук, но (б) позволить вашим рукам качаться, пока они удерживаются стропами, позволит сэкономить еще больше энергии. Действительно ли эта теория верна, пока неясно, так как ее эффективность не была продемонстрирована ни в одной научной статье.
Предполагая, что вы не хотите бегать в смирительной рубашке, можете принять различные линии доказательств в качестве окончательного утверждения о том, что вы не должны беспокоиться, думать или специально работать над работой ваших рук. Но есть еще один аспект, который нужно рассмотреть. У четвероногих животных чередующиеся движения конечностей во время бега частично координируются “генераторами центральных паттернов” в спинном мозге, когда движение одного набора конечностей циклически вызывает движение в другом наборе. Неясно, какую роль эти генераторы паттернов могут играть у людей, так как мы ходим на двух конечностях. Но есть некоторые наводящие на размышления научные доказательства о том, как научить людей снова ходить после инсульта. Например, исследование 2004 года показало, что испытуемые, находящиеся в лежачем степпере смогли активировать больше мышечных волокон в ногах, когда они активно включали в работу противоположные конечности — руки.
Брукс и его коллеги также осторожно относятся к преждевременному отклонению преимуществ активной работы рук при беге: "Мы не можем исключить возможность того, что пример или ориентир на конкретные модели движения, связанные с работой рук, может принести косвенную выгоду, — пишут они, — особенно у молодых и развивающихся спортсменов". В конце концов, пусть преобладает здравый смысл: никто, включая меня, не собирается предлагать бегунам перестать работать руками, потому что не было доказано, что это делает нас быстрее. Но как человек, чьи неловкие движения руками в беге всегда привлекали большое количество непрошенных советчиков, я получаю некоторое утешение от всех этих исследований. Если бег без работы рук замедляет скорость спринта лишь на 1,6 процента или увеличивает потребление энергии лишь на 3 процента, насколько плохим для бега могут быть мои неловкие движения рук?