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¿Cómo aguanta el pie el peso del cuerpo cuando corremos?

Categoría: El cuerpo

Cada vez que un pie toca el suelo al correr, el suelo lo empuja hacia arriba con una fuerza de hasta casi tres veces el peso del cuerpo. Un pie es una estructura pequeña, hecha de huesos y tejidos blandos, y aun así lo resiste paso tras paso. Una de las claves es la forma curva de la planta. Todos conocemos el arco que corre a lo largo del pie, pero una investigación de 2020 señaló que otra curva, la que cruza el pie a lo ancho, aporta más del 40 % de su rigidez. Aquí vemos cómo se llegó a esa cifra y qué límites tiene.

1. Al correr, el pie recibe hasta casi tres veces el peso del cuerpo

En 1989, un equipo del Instituto Karolinska (Suecia) midió con una plataforma de fuerza lo que hace el suelo sobre el cuerpo de 12 hombres sanos que caminaban y corrían a distintas velocidades. La fuerza vertical máxima aumentó con la velocidad: de aproximadamente 1,0 a 1,5 veces el peso del cuerpo al caminar, y de 2,0 a 2,9 veces al correr [1].

Son rangos, no un número fijo: cuanto más rápido se va, mayor es la fuerza. Con un ejemplo sencillo, una persona de 30 kg que corre soportaría en cada pisada un máximo equivalente a entre 60 y 87 kg, y lo recibe en un solo pie. Es una cuenta de ilustración, no una medición hecha en niños.

La pregunta es cómo un pie, que parece tan pequeño, no se dobla bajo esa carga. La respuesta tiene que ver con algo que ya sabes de las hojas de papel.

2. Una hoja de papel se vuelve rígida cuando la curvas

Puedes comprobarlo ahora mismo. Sostén una hoja de papel por un borde corto, con el resto en el aire: se cae hacia abajo. Ahora curva la hoja a lo ancho, como si fuera un pequeño túnel, y vuelve a sostenerla igual. Ya no se dobla. La curva en una dirección vuelve rígida la hoja en la dirección perpendicular.

Los autores de la investigación de 2020 usaron justo este ejemplo con un billete: se cae si está plano y se mantiene firme si se curva a lo ancho [2]. Su idea era que el pie hace lo mismo. Además del arco longitudinal (el que forma el «hueco» de la planta, de talón a dedos), el pie tiene un arco transversal en el mediopié, que lo curva de lado a lado. Ese arco actúa a través de los tejidos que unen los metatarsianos, los huesos largos del empeine [2].

La curva a lo ancho, entonces, protege al pie de doblarse a lo largo, igual que protege a la hoja de papel.

3. El arco transversal aporta más del 40 % de la rigidez del pie a lo largo

El estudio, publicado en la revista Nature por un equipo liderado por Madhusudhan Venkadesan (Universidad de Yale) con colegas de Estados Unidos, Japón y Reino Unido, concluye que el arco transversal es responsable de más del 40 % de la rigidez longitudinal del pie [2][4]. Hasta entonces, el debate sobre por qué el pie humano es rígido se había centrado casi solo en el arco longitudinal [2].

Una aclaración importante: ese 40 % no es el 40 % del peso del cuerpo. Es la parte de la rigidez del pie, medida a lo largo, que se debe a la curva transversal.

¿Cómo lo comprobaron? Con pruebas de flexión en pies de personas fallecidas (donadas para la investigación): al quitar o cortar los tejidos entre los metatarsianos, se podía medir cuánto cambiaba la rigidez [4]. Según la revista Physics World, al cortar los ligamentos transversales la rigidez del pie bajó un 40 %, frente a un 23 % al cortar los longitudinales. El mismo artículo cuenta que unos modelos de láminas delgadas mostraron que la curvatura transversal añade más rigidez que la longitudinal, sin importar el tamaño ni el grosor de la lámina [3].

Hay que leer estas cifras con cuidado. Las pruebas se hicieron con muy pocos pies (la nota de National Geographic habla de dos cadáveres), y los números 40 % y 23 % los conocemos por la prensa, no por el texto completo del artículo científico, al que no pudimos acceder. Además, un pie que ya no se mueve no es igual a uno que corre. Lo razonable es verlos como una pista fuerte, no como valores fijos para cualquier movimiento [4][3].

4. Si la rigidez ayuda, ¿por qué el arco se aplana un poco en cada pisada?

Un pie totalmente rígido no sería mejor. Al apoyar el peso, el arco longitudinal se comprime un poco y después recupera su forma, como un resorte. Un equipo de la Universidad de Australia Occidental quiso medir cuánto importa ese vaivén: puso unas plantillas rígidas a los corredores para limitar la compresión del arco en cerca de un 80 %. A una velocidad moderada (2,7 m/s, unos 9,7 km/h) y en terreno llano, los corredores gastaron un 6 % más de energía. Al caminar o al correr cuesta arriba no hubo diferencia [5].

El resultado sugiere que el pie combina las dos cosas: es lo bastante rígido para empujar el suelo sin deformarse y lo bastante flexible para guardar y devolver parte de la energía. Pero ese 6 % vale para unas plantillas especiales, una velocidad y unos corredores concretos; no significa que unos zapatos normales te hagan perder un 6 % al correr [5].

5. ¿Desde cuándo tienen los humanos un pie con esa curva?

Los mismos autores compararon la curvatura transversal de pies fósiles de homininos, los antepasados y parientes de los humanos. Su conclusión: un arco transversal como el humano apareció antes que el género Homo, con al menos 1,5 millones de años de diferencia, y fue un paso clave para caminar erguidos [2]. La versión previa del trabajo, disponible en arXiv, añade que las especies más antiguas, como el Australopithecus afarensis de hace unos 3,2 millones de años, tendrían un pie de transición, más blando que el humano pero más rígido que el de otros primates [6]. Son estimaciones a partir de la forma de los huesos fósiles, no mediciones directas de la rigidez.

Hay también una conexión con una pregunta común: ¿qué pasa si alguien tiene poco «hueco» en la planta? El investigador Nicholas Holowka, de la Universidad de Buffalo, comentó a National Geographic que una persona con arco longitudinal bajo podría tener igualmente un pie rígido si su arco transversal es alto. Es una hipótesis que él mismo pide estudiar, no un resultado comprobado [4]. Tener los pies planos es muy común, y por sí solo no dice que algo ande mal; si un pie duele, lo que corresponde es consultar a un profesional de la salud.

6. Prueba en casa con papel cómo la curva da rigidez

Necesitas una hoja de papel y el borde de una mesa. Deja que la mitad de la hoja sobresalga y observa cuánto se cae la punta. Después curva la hoja a lo ancho, como un túnel, y repite sin cambiar nada más. Compara cuánto se cae ahora.

Una pregunta para seguir: si un arco en una dirección da rigidez en otra, ¿dónde más lo ves? Piensa en un trozo de pizza que se dobla por el medio para que la punta no se caiga, o en una cinta métrica de metal que se mantiene recta al extenderla. Para ir más lejos, busca el artículo original de Nature y mira cómo describen el «parámetro de curvatura» que usan para predecir la rigidez.

Fuentes

  1. Nilsson J. y Thorstensson A., «Ground reaction forces at different speeds of human walking and running», Acta Physiologica Scandinavica, 136(2), 1989, 217-227 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/2782094/ (Solo leímos el resumen, a través de Europe PMC. De ahí salen los 12 hombres y los rangos de 1,0-1,5 y 2,0-2,9 veces el peso. El ejemplo de 30 kg es una cuenta nuestra.)
  2. Venkadesan M. et al., «Stiffness of the human foot and evolution of the transverse arch», Nature, 579, 2020, 97-100 https://doi.org/10.1038/s41586-020-2053-y (Solo leímos el resumen oficial, a través de Europe PMC; el texto completo no estaba abierto. De ahí salen el «más del 40 %», el ejemplo del billete y los «al menos 1,5 millones de años».)
  3. Sam Jarman, «Transverse arch puts a spring in your step, biomechanics study reveals», Physics World https://physicsworld.com/a/transverse-arch-puts-a-spring-in-your-step-biomechanics-study-reveals/ (Noticia de divulgación; la leímos a través de un resumen automático de la página. De ahí salen el 40 % y el 23 % al cortar ligamentos y el resultado de los modelos de láminas. No pudimos verificar estas dos cifras en el artículo original, ni cuántos pies se usaron.)
  4. «Why human feet evolved arches—and what happens if you lack them», National Geographic, 2020 https://www.nationalgeographic.com/science/article/why-human-feet-evolved-arches-what-happens-if-you-lack-them (Noticia leída completa. De ahí salen los dos pies de cadáver, el equipo de tres países y los comentarios de Holowka. La noticia también dice que el arco transversal es muy anterior a los humanos modernos; los datos del artículo científico mandan: «al menos 1,5 millones de años antes del género Homo».)
  5. Stearne S. M. et al., «The Foot's Arch and the Energetics of Human Locomotion», Scientific Reports, 6, 2016 https://doi.org/10.1038/srep19403 (Leímos el resumen a través de un resumen automático; no el texto completo. De ahí salen la limitación del 80 %, los 2,7 m/s y el aumento del 6,0 %.)
  6. Venkadesan M. et al., versión previa de «Stiffness of the human foot and evolution of the transverse arch» (arXiv:1705.10371) https://arxiv.org/abs/1705.10371 (Leímos el resumen. Es una versión anterior a la revisión por pares; las cifras sobre fósiles concretos pueden diferir de la versión publicada.)