出品：科普中国
制作：秦紫薇（北京大学新闻与传播学院）
吴一波（北京大学药学院）
监制：中国科学院计算机网络信息中心
"鞋子哪儿硌脚,只有自己知道"、"常在河边走，哪能不湿鞋"、 "光脚的不怕穿鞋的"、"踏破铁鞋无觅处,得来全不费工夫"……古今中外，有关鞋子的俗语还真不少，可见在我们的日常生活中，鞋子已经成为了脚部不可或缺的"伙伴"。
（图片来源：Veer图库）
高跟鞋、平底鞋、硬底鞋、软底鞋，各类鞋子底部的薄厚与软硬程度各异，那么，它们对我们的行走究竟有怎样的影响？对于赤脚行走的人而言，足底的老茧又能起到怎样的作用？
《自然》于本周发表的一项研究指出：足底由于摩擦和压迫形成的老茧，能够保护光脚行走的人，并且不会影响其足底的敏感度或者行走姿态。
在各类鞋子中，底部没有软垫、较薄且较硬的鞋能够提供类似的保护作用；而底部有软垫的鞋则会显著降低足部的敏感度，同时影响脚部接触地面行走带来的冲击力。
在进行实验前，研究者们首先作出了如下假设：习惯赤脚行走之人足底的老茧会厚于穿鞋行走的人，它可以产生类似于鞋底的保护作用。考虑到老茧的形成属于自然选择的结果，因此它应该会适应人们行走的需求，从而不会影响足底的敏感度或行走时产生的冲击力。
以此为起点，哈佛大学的生物学教授兼人类进化系主任Daniel Lieberman和同事们以81名肯尼亚成年人和22名美国成年人为研究对象，对以下问题进行了探讨。
光脚走路，足底的老茧会更厚
△图 日常穿鞋行走之人的足底（左）与日常光脚行走之人的足底（右）（图片来源：https://www.nature.com/articles/s41586-019-1345-6）
作为研究对象的81名肯尼亚人来自农村或城市地区，他们对鞋子的使用频率从每天穿鞋到从不穿鞋不等。
△图 "常穿鞋"与"常赤脚"之人足底老件厚度对比（图片来源：https://www.nature.com/articles/s41586-019-1345-6）
研究者使用便携式B型超声传感器对他们脚底相同位置（脚后跟中心以下即Heel部位与第一跖骨头以下即MH部位）皮肤的硬度与厚度进行了测定，同时根据研究对象的自我评估，将他们分为"常穿鞋"（共46人）和"常赤脚"（共35人）两类，测定结果如图所示（灰色块代表"常赤脚"类，白色块代表"常穿鞋类"），与之前的假设相同：常赤脚行走的人足底的老茧会更厚、更硬，因此在遇到粗糙或容易滑倒的地面时老茧可以提供保护。
（图片来源：Veer图库）
足底老茧不会影响足底敏感度，但鞋子会
△图 使用仪器测试足底皮肤硬度、厚度与敏感度（图片来源：https://www.nature.com/articles/s41586-019-1345-6）
影响触觉敏感性的是皮肤上的SA受体与FA受体，前者能够感知稳定的静态压力（如站立时足底皮肤感受到的压力），后者能够感知快速的压力变化（如行走或奔跑时足底皮肤感受到的压力）。考虑到人们的行走是一个动态的过程，在本研究中，研究者们选择了对FA受体进行研究，将仪器的振动刺激频率设置为FA1受体较为敏感的30赫兹与FA2受体较为敏感的200赫兹。足底探针振动的幅度代表着向足底施加的外力，因此在固定振动频率的刺激下，测量研究对象能够感受到振动时的最小振幅即可反应足底的敏感度。
研究者对所有年龄、性别、穿鞋频率的研究对象的足底敏感度进行了测定，发现：所有条件下，随着年龄的增长，足底的敏感度都会降低；考虑了年龄、性别以及鞋类使用频率的因素后，不同厚度足底的老茧在提供保护作用的同时，并不会影响敏感度，而鞋子会降低足底对触觉的感知力。
足底老茧的厚度不会影响行走时产生的冲击力
△图 测试行走时产生的冲击力（图片来源：https://www.nature.com/articles/s41586-019-1345-6）
行走时产生的冲击力是指在行走过程中产生的，垂直于地面的方向人体所受的冲击力。
研究者们以行走时产生的冲击力峰值、冲击力产生平均速度和从足底接触地面到达到冲击力峰值的垂直力脉冲为指标，以53名肯尼亚人为研究对象，在控制性别、鞋子使用频率的因素后，对速度为0.9~1.5米/秒的行走过程产生的冲击力进行测定。
结果表明：在赤脚行走的过程中，足底老茧的厚度并不会影响行走产生的冲击力。
为了研究不同厚度鞋底对于行走冲击力的影响，研究者们以美国波士顿地区22名穿鞋频率从日常赤脚到日常穿鞋的成年人为对象，让其穿着带软垫的鞋和硬底鞋，对速度为0.9~1.4米/秒的行走过程产生的冲击力进行测定。
结果表明：穿硬底鞋与赤脚行走产生的冲击力相类似，但前者略高于后者。而穿带软垫的鞋时，行走产生的冲击力显著高于赤脚和穿硬底鞋的情况，这可能是由于鞋底会减弱足底的敏感度，并且产生缓冲作用。
（图片来源：Veer图库）
总而言之，鞋子与足底老茧都能为脚部提供保护作用，老茧不会影响脚部的敏感度或行走冲击力，鞋子由于其缓冲作用会影响足底的感知力并且增强行走时产生的冲击力，带软垫的鞋表现尤为明显，而这种冲击力对我们的关节与肌肉有怎样的影响还有待进一步研究。
参考文献：
1、https://www.nature.com/articles/s41586-019-1345-6
