Cuando los estrategas militares planean una misión, uno de los muchos factores es el costo que tiene para los soldados de a pie del Ejército.
Una marcha larga y una carga pesada agotan la energía. Por lo tanto, los estrategas militares a menudo se preocupan por las calorías que quemará un soldado y el efecto del estrés metabólico en su estado fisiológico general, incluida la temperatura corporal, las necesidades de combustible y la fatiga.
Ahora los científicos de la Southern Methodist University, Dallas, han descubierto una nueva forma más precisa de predecir cuánta energía usa un soldado para caminar.
El método fue desarrollado con fondos del ejército de los EE. UU. Mejora significativamente dos estándares existentes actualmente en uso y se basa en solo tres variables fácilmente disponibles.
Una herramienta de evaluación cuantitativa precisa es importante porque la velocidad a la que las personas queman calorías mientras caminan puede variar diez veces dependiendo de qué tan rápido caminan, si llevan una carga y si la caminata es cuesta arriba, cuesta abajo o nivelada.
"Nuestro nuevo método mejora la precisión de los dos estándares principales que han estado en uso durante casi 50 años", dijo la fisióloga del ejercicio Lindsay W. Ludlow, becaria postdoctoral de SMU y autora principal del estudio ". Nuestro modeloes bastante simple y mejora las predicciones "
La investigación es parte de una iniciativa de transporte de carga más grande emprendida por el Comando Médico y de Materiales del Ejército de EE. UU. La carga promedio transportada por soldados de infantería ligera en Afganistán en abril y mayo de 2003 fue de 132 libras, según un informe del Instituto Borden del Ejército de EE. UU..
"Los soldados llevan cargas pesadas, por lo que la información cuantitativa sobre las consecuencias de la carga es crítica por muchas razones, desde la planificación de una ruta hasta la evaluación de la probabilidad de éxito de la misión", dijo el biomecánico y fisiólogo de SMU Peter Weyand.
"El ejército utiliza una variedad de enfoques para modelar, predecir y monitorear el estado y el rendimiento de los soldados de a pie, incluido el hecho de tener soldados equipados con dispositivos portátiles", dijo Weyand. "Hay una necesidad crítica con los soldados de infantería modernos de comprender el rendimiento delperspectiva de la carga que llevan "
Weyand es autor principal de la investigación y dirige el Laboratorio de Desempeño Locomotor en la Escuela de Educación SMU Simmons, donde se evaluaron los sujetos del estudio.
Los investigadores llaman a su nuevo método el "Modelo de Mecánica Mínima" para reflejar que solo requiere tres entradas básicas y fácilmente disponibles para entregar predicciones amplias y precisas. Informaron sus hallazgos en "La economía de marcha está determinada de manera predecible por la velocidad, el grado y la carga gravitacional" en el Revista de Fisiología Aplicada .
Las variables necesarias son la velocidad del caminante, la pendiente o la pendiente de la superficie para caminar y el peso total del cuerpo más cualquier carga que lleve el caminante.
"Eso es todo lo que se necesita para predecir con precisión la cantidad de energía que quema un andador", dijo Ludlow.
Si bien la medición es crítica para los soldados de infantería, también es útil para excursionistas, mochileros, caminantes de centros comerciales y otros que son conscientes de las calorías y pueden depender de dispositivos electrónicos portátiles para rastrear las calorías que queman, dijo.
Mecánica muscular y de marcha estrechamente acoplada a través de la velocidad, pendiente, carga
Los estándares existentes ahora en uso se basan en las mismas tres variables, pero de manera diferente y con menos precisión y amplitud.
La nueva teoría es una desviación de la opinión predominante de que la mecánica de caminar es demasiado compleja para ser simple y precisa.
"Finalmente, descubrimos que tres variables mecánicas notablemente simples pueden proporcionar precisión predictiva en una amplia gama de condiciones", dijo Ludlow. "La precisión lograda proporciona una fuerte evidencia indirecta de que la actividad muscular que determina las tasas de quema de calorías durante la marcha está estrechamente acopladaa los términos de velocidad, inclinación de la superficie y peso total en nuestro modelo "
Al usar dos conjuntos diferentes de sujetos de investigación, los investigadores evaluaron independientemente la capacidad de su modelo para predecir con precisión la cantidad de energía quemada.
"Si la mecánica muscular y de la marcha no estuviese estrechamente acoplada a través de la velocidad, el grado y la carga, el nivel de precisión predictiva que logramos es poco probable", dijo Weyand.
Primera ecuación generalizada desarrollada directamente a partir de una sola base de datos grande
Las dos ecuaciones existentes que han sido los estándares de trabajo durante casi 50 años se basaron necesariamente en unos pocos temas y un número limitado de puntos de datos.
Un estándar del American College of Sports Medicine probó solo la velocidad y las pendientes, con su primera formulación basada en datos de solo tres personas.
El otro estándar, comúnmente conocido como la ecuación de Pandolf, es utilizado con mayor frecuencia por los militares y depende en gran medida de los datos de seis soldados combinados con resultados experimentales anteriores.
En contraste, la ecuación generalizada de SMU se derivó de lo que se cree que es la base de datos más grande disponible para el metabolismo del caminar humano.
El estudio SMU probó 32 sujetos adultos individualmente en 90 condiciones diferentes de velocidad y carga en cintas de correr en el Laboratorio de rendimiento locomotor SMU.
"Las ecuaciones estandarizadas principales incluyeron solo inclinaciones de nivel y cuesta arriba", dijo Weyand. "Sentimos que era importante también proporcionar capacidades de descenso ya que los soldados en el campo encontrarán inclinaciones negativas con tanta frecuencia como positivas".
Sujetos rápidos antes de medir sus tasas metabólicas en reposo
Otro elemento clave del Modelo de Mecánica Mínima del laboratorio SMU es el tratamiento cuantitativo de la tasa metabólica en reposo.
"Para obtener la verdadera tasa metabólica en reposo, tuvimos sujetos rápidos durante 8 a 12 horas antes de medir sus tasas metabólicas en reposo temprano en la mañana", dijo Ludlow. "Una vez en el laboratorio, se acostaron durante una hora mientras los investigadoresmidió su tasa metabólica en reposo "
En sesiones de prueba separadas, los sujetos caminaron en la cinta de correr durante docenas de ensayos que duraron cinco minutos cada uno, usando una boquilla y una pinza nasal. En los últimos dos minutos de cada ensayo, los investigadores midieron las tasas de consumo de oxígeno en estado estacionario para determinarla velocidad a la que cada sujeto estaba quemando energía.
Los adultos en un grupo de 20 sujetos se midieron caminando sin carga a velocidades de 0.4 metros por segundo, 0.7 metros por segundo, 1 metro por segundo, 1.3 metros por segundo y 1.6 metros por segundo en seis pendientes diferentes: pendientes de descensode menos seis grados y menos tres grados; terreno llano; y cuesta arriba en pendientes de tres grados, seis grados y nueve grados.
Los adultos en un segundo grupo de 20 fueron evaluados cada uno a velocidades de 0.6 metros por segundo, 1 metro por segundo y 1.4 metros por segundo en los mismos seis gradientes, pero llevaban cargas que representaban el 18 por ciento del peso corporal y el 31 por cientode peso corporal.
Las tasas metabólicas para caminar aumentaron en proporción al aumento de la carga
Como era de esperar, las tasas metabólicas de caminata aumentaron en proporción directa al aumento de la carga, y en gran medida de acuerdo con los requisitos de fuerza de apoyo tanto en velocidad como en grado, dijeron Weyand y Ludlow.
Weyand es Profesor de Fisiología Aplicada de Glenn Simmons y profesor de biomecánica en el Departamento de Fisiología Aplicada y Bienestar de la Escuela de Educación y Desarrollo Humano Annette Caldwell Simmons de SMU. También es científico principal de la parte de biomecánica y modelado de la Sub-2-Hour maratón proyecto, un consorcio internacional de investigación con sede en el Reino Unido.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Metodista del Sur . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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