Chodci chodí svou preferovanou rychlostí
Upřednostňovanou rychlostí chůze je rychlost, kterou se lidé nebo jiná zvířata rozhodnou chodit. Při absenci významných vnějších faktorů mají lidé tendenci chodit rychlostí okolo 1,4 m/s (5,0 km/h; 3,1 mph). Ačkoli jsou lidé schopni jít rychlostí od téměř 0 m/s až po 2,5 m/s (9,0 km/h; 5,6 mph), lidé obvykle volí v rámci těchto rychlostí pouze malý dosah. Jedinci považují výjimečně rychlou nebo pomalou rychlost za nepohodlnou. Koně také prokázali normální, úzké rozdělení preferované rychlosti chůze v rámci dané chůze, což naznačuje, že proces výběru rychlosti může sledovat podobné vzorce napříč druhy. Upřednostňovaná rychlost chůze má důležité klinické využití jako ukazatel mobility a nezávislosti. Například starší lidé nebo lidé trpící osteoartrózou preferují chůzi pomalejší. Zlepšení (zvýšení) preferované rychlosti chůze je proto u těchto populací významným klinickým cílem.
Lidé navrhli mechanické, energetické, fyziologické a psychologické faktory, které přispívají k výběru rychlosti. Je pravděpodobné, že jednotlivci čelí kompromisu mezi četnými náklady spojenými s různými rychlostmi chůze a volí rychlost, která tyto náklady minimalizuje. Lidé mohou například vyměnit čas do cíle, který je minimalizován při rychlých rychlostech chůze, a metabolickou rychlost, svalovou sílu nebo zátěž kloubů, které jsou minimalizovány při pomalých rychlostech chůze. Obecně platí, že zvyšující se hodnota času, motivace nebo metabolická účinnost může způsobit, že lidé budou chodit rychleji. Naopak stárnutí, bolesti kloubů, nestabilita, sklon, metabolická rychlost a vizuální zisk způsobují, že lidé chodí pomaleji.
Jednotlivci obvykle kladou určitou hodnotu na svůj čas. Při procházkách s pevnou vzdáleností lze čas do cíle minimalizovat rychlejší chůzí. Na rozdíl od jiných možných determinantů preferované rychlosti chůze, které se při vyšších rychlostech stávají méně příznivými, se čas do cíle stává s rostoucí rychlostí příznivější (méně času stráveného chůzí). Ekonomická teorie proto předpovídá, že hodnota času je klíčovým faktorem ovlivňujícím preferovanou rychlost chůze.
Levine a Norenzayan (1999) měřili preferovanou rychlost chůze městských chodců v 31 zemích a zjistili, že rychlost chůze pozitivně koreluje s HDP země na obyvatele a paritou kupní síly, jakož i s mírou individualismu v tamní společnosti. Je pravděpodobné, že blahobyt koreluje se skutečnými hodnotovými úvahami za čas strávený chůzí, a to může vysvětlovat, proč lidé v bohatých zemích mají tendenci chodit rychleji.
Tato myšlenka je vcelku v souladu s běžnou intuicí. Každodenní situace často mění hodnotu času. Například když jdete pěšky, abyste chytili autobus, příchod na okraj po odjezdu autobusu může mít za následek relativně dlouhé čekání. Zde může hodnota jedné minuty bezprostředně před odjezdem autobusu mít hodnotu 30 minut času (ušetřený čas nečekáním na další autobus). Myšlenka spěchat, abyste chytili autobus, se stala téměř klišé. Darley a Bateson podporují tuto myšlenku a ukazují, že u jedinců, kteří jsou „uspěchaní“ v experimentálních podmínkách, je méně pravděpodobné, že se zastaví v reakci na rozptýlení a dorazí do cíle dříve.
Energetická minimalizace je široce považována za primární cíl centrálního nervového systému. Rychlost, jakou člověk vydává metabolickou energii při chůzi (hrubá metabolická rychlost), se s rostoucí rychlostí křivolace zvyšuje. Lidé však také vyžadují kontinuální bazální metabolickou rychlost, aby si udrželi normální funkci. Energické náklady na samotnou chůzi jsou proto nejlépe pochopeny odečtením bazální metabolické rychlosti od hrubé metabolické rychlosti, čímž se získá čistá metabolická rychlost. Při lidské chůzi se čistá metabolická rychlost s rychlostí křivolace také zvyšuje. Tato měření energie na chůzi jsou založena na tom, kolik kyslíku lidé spotřebují za jednotku času. Mnoho pohybových úkolů však vyžaduje chůzi po pevné vzdálenosti spíše než po stanovenou dobu. Dělení hrubé metabolické rychlosti rychlostí chůze má za následek hrubé náklady na dopravu. U lidské chůze mají hrubé náklady na dopravu tvar písmene U. Podobně dělení čisté metabolické rychlosti chůzí má za následek čisté náklady na dopravu ve tvaru písmene U. Tyto křivky odrážejí náklady na přesun dané vzdálenosti při dané rychlosti a mohou lépe odrážet energetické náklady spojené s chůzí.
Hrubá rychlost metabolismu může také přímo omezit preferovanou rychlost chůze. Stárnutí je spojeno se sníženou aerobní kapacitou (snížené VO2 max). Malatesta a kol. (2004) naznačují, že rychlost chůze u starších jedinců je omezena aerobní kapacitou; starší jedinci nejsou schopni chodit rychleji, protože nemohou udržet tuto úroveň aktivity. Například 80letí jedinci chodí rychlostí 60% svého VO2 max i při chůzi rychlostí výrazně pomalejší, než je rychlost pozorovaná u mladších jedinců.
Biomechanické faktory, jako je mechanická práce, stabilita a síly kloubů nebo svalů, mohou také ovlivnit rychlost lidské chůze. Rychlejší chůze vyžaduje dodatečnou vnější mechanickou práci na jeden krok. Podobně i pohupování nohou vzhledem ke středu hmotnosti vyžaduje určitou vnitřní mechanickou práci. Protože rychlejší chůze se dosahuje jak delšími, tak rychlejšími kroky, zvyšuje se také vnitřní mechanická práce se zvyšující se rychlostí chůze. Proto se s rostoucí rychlostí zvyšuje jak vnitřní, tak vnější mechanická práce na jeden krok. Jednotlivci se mohou pokusit omezit buď vnější, nebo vnitřní mechanickou práci pomalejší chůzí, nebo mohou zvolit rychlost, při které je maximální mechanická rekuperace energie.
Stabilita může být dalším faktorem ovlivňujícím výběr rychlosti. Hunter a kol. (2010) ukázali, že jedinci používají při chůzi z kopce energicky suboptimální chůzi. Naznačuje, že lidé si místo toho mohou vybírat parametry chůze, které maximalizují stabilitu při chůzi z kopce. To naznačuje, že za nepříznivých podmínek, jako je například sestup z kopce, mohou vzory chůze upřednostňovat stabilitu před rychlostí.
Jednotlivá biomechanika kloubů a svalů také přímo ovlivňuje rychlost chůze. Přípravek Norris ukázal, že starší jedinci chodili rychleji, když jejich extenzory kotníků byly posíleny zevním pneumatickým svalem. Svalová síla, konkrétně v gastrocnemii a/nebo chodidle, může u některých populací omezovat rychlost chůze a vést k pomalejším preferovaným rychlostem. Podobně pacienti s osteoartrózou kotníku chodili po kompletní náhradě kotníku rychleji než dříve. To naznačuje, že snížení sil reakce kloubů nebo bolesti kloubů se může promítnout do výběru rychlosti.
Zdá se, že rychlost proudění okolního prostředí kolem očí je mechanismem pro regulaci rychlosti chůze. Ve virtuálním prostředí lze zisk vizuálního proudění oddělit od skutečné rychlosti chůze člověka, podobně jako to lze zažít při chůzi na dopravníkovém pásu. Tam proudí okolní prostředí kolem jedince rychleji, než by jeho rychlost chůze předpovídala (vyšší než normální vizuální zisk). Při vyšším než normálním vizuálním zisku jedinci preferují pomalejší chůzi, zatímco při nižším než normálním vizuálním zisku jedinci preferují rychlejší chůzi. Toto chování je v souladu s návratem vizuálně pozorované rychlosti zpět k preferované rychlosti a naznačuje, že zrak je používán korektivně k udržení rychlosti chůze na hodnotě, která je vnímána jako optimální. Navíc dynamika tohoto vizuálního vlivu na preferovanou rychlost chůze je rychlá – když se vizuální zisk změní náhle, jedinci přizpůsobí svou rychlost během několika sekund. Načasování a směr těchto reakcí silně naznačují, že rychlý prediktivní proces informovaný vizuální zpětnou vazbou pomáhá vybrat preferovanou rychlost, možná doplnit pomalejší optimalizační proces, který přímo vnímá metabolickou rychlost a iterativně přizpůsobuje chůzi k její minimalizaci.