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为探究双关节腓肠肌在步态扰动时踝关节与膝关节间能量传递的调节机制，研究发现其能量传递潜力显著增加，对防跌倒等意义重大。
在日常生活中，人们行走在不平整的路面时，常常会遭遇如被绊倒、突然踩空等意外情况，这些情况会对身体的稳定性造成极大挑战，一不小心就可能导致摔倒受伤。而在这些不稳定的行走状况背后，人体肌肉和关节的力学变化至关重要。尤其是双关节腓肠肌（gastrocnemii muscles）在踝关节与膝关节之间的能量传递，对于维持身体平衡起着关键作用。然而，以往却很少有研究关注在这些充满挑战的扰动情况下，双关节腓肠肌的能量传递机制是如何运作的。
为了解开这一谜团，来自柏林洪堡大学（Humboldt-Universit?t zu Berlin）、伦敦南岸大学（London South Bank University）等多个机构的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《European Journal of Applied Physiology》杂志上。
研究人员为了探究在不可预测和适应性的绊倒样（trip-like）和下落样（drop-like）步态扰动过程中，通过双关节腓肠肌在踝关节和膝关节之间的能量传递潜力是如何被调节的，采用了多种关键技术方法。他们招募了健康个体参与实验，在实验过程中，运用运动捕捉系统记录下肢运动学数据，以获取踝关节和膝关节的角度变化；同时，利用无线系统测量双关节腓肠肌内侧（GM）和外侧（GL）的肌电图（EMG）活动。通过向量编码计算踝关节和膝关节角度的耦合角，以此确定关节角度的同相和反相波动情况，进而判断能量传递的可能性，并定义能量传递潜力。
研究结果表明：
- 关节角度和站立时间变化：在绊倒样和下落样扰动的不可预测及适应性试验中，与未受扰动的行走相比，站立时间显著缩短。在绊倒样扰动中，参与者在着地时踝关节更背屈、膝关节更屈曲；在下落样扰动中，适应性扰动时着地时踝关节更跖屈、膝关节更屈曲1。
- 能量传递潜力变化：与未受扰动的行走相比，绊倒样扰动时能量传递潜力增加了 1.6 倍，下落样扰动时增加了 2.5 倍。这表明双关节机制在维持步态扰动后的身体稳定性方面发挥了重要作用。进一步分析发现，膝到踝关节的能量传递潜力在两种扰动中均显著增加，而踝到膝关节的能量传递潜力在绊倒样扰动中下降，在下落样扰动中保持不变23。
- 肌肉激活变化：在下落样扰动中，双关节腓肠肌的最大和平均归一化 EMG 活动以及激活在不可预测和适应性扰动中均显著增加。在踝到膝和膝到踝关节能量传递阶段，双关节腓肠肌的平均加权激活也显著增加，且在不可预测的下落样扰动的踝到膝关节能量传递阶段，平均加权激活更高4。
研究结论和讨论部分指出，该研究发现双关节腓肠肌在绊倒样和下落样步态扰动中，踝关节和膝关节之间的能量传递潜力显著增加，这一机制在应对运动扰动中起着关键作用。下落样扰动时，双关节腓肠肌在能量传递阶段的高激活，表明其在吸收身体质心能量方面具有重要作用。同时，膝到踝关节能量传递潜力的增加，意味着体积较大的单关节股四头肌（vasti muscles）可能通过双关节腓肠肌为踝关节提供所需的机械功率和功。这些发现对于预防跌倒的训练干预设计、生物启发式外骨骼的定制辅助以及腿部机器人双关节致动器的开发具有重要的指导意义，为相关领域的研究和实践开辟了新的方向。
