Cómo camina el pie es algo que haces entre 115 y 120 veces por minuto sin pensar en ello. Esa es la cadencia media de un adulto joven, según una guía clínica publicada en 2017 en la revista austriaca Wiener klinische Wochenschrift. Cada uno de esos pasos es una secuencia precisa: el talón llega, el pie se aplana, la pierna pasa por encima, el talón se levanta, los dedos se doblan y empujan, y el pie vuela hacia delante para empezar otra vez. Los laboratorios de marcha la dividen en ocho fases y le han puesto nombre a cada una. Conocerlas es la base para entender todo lo demás que se cuenta en esta sección: por qué una suela rígida cambia el paso, qué hace una chancla o para qué sirve el arco.
El ciclo: de talón a talón
La unidad de medida de la marcha no es el paso, sino el ciclo. Empieza cuando un pie toca el suelo y termina cuando ese mismo pie vuelve a tocarlo. En medio, cada pierna pasa por dos periodos: el apoyo, cuando el pie está en el suelo, y el balanceo, cuando está en el aire.
Según una revisión de 2020 sobre detección de fases de la marcha publicada en la revista Sensors, el apoyo ocupa aproximadamente el 60 % del ciclo y el balanceo, el 40 % restante. Como los dos periodos de apoyo de cada pierna se solapan, hay dos momentos en cada ciclo en que los dos pies están en el suelo a la vez. La guía de 2017 calcula que cada uno de esos dobles apoyos dura en torno al 10-12 % del ciclo. Es el rasgo que distingue caminar de correr: al correr, los dobles apoyos desaparecen y aparece un momento en que ningún pie toca el suelo.
¿A qué velocidad va todo esto? En 2011, Richard Bohannon y A. Williams Andrews, de la Universidad de Connecticut, reunieron en un metaanálisis publicado en Physiotherapy los datos de 41 estudios y 23.111 personas sanas que caminaban a su ritmo normal. La media iba desde 1,43 metros por segundo, unos 5,2 kilómetros por hora, en los hombres de 40 a 49 años, hasta 0,94 metros por segundo en las mujeres de 80 a 99. La guía de 2017 añade un matiz: con la edad, la velocidad baja sobre todo porque se acorta el paso, mientras que la cadencia se mantiene bastante estable.
Ocho fases con nombre propio
La terminología que usan los laboratorios de marcha divide el ciclo en ocho fases. Una revisión de 2012 sobre análisis de la marcha con sensores, firmada por W. Tao y sus colegas en la revista Sensors, las describe así.
El contacto inicial es el instante en que el pie toca el suelo, normalmente con el talón. La postura de las articulaciones en ese momento decide cómo se va a recibir la carga. Le sigue la respuesta a la carga, el primer doble apoyo: empieza con el contacto y dura hasta que el otro pie se levanta. La rodilla se flexiona para amortiguar, y el tobillo deja bajar la parte delantera del pie hasta el suelo.
El apoyo medio es la primera mitad del apoyo sobre una sola pierna. La pierna avanza sobre el pie, que se queda quieto en el suelo, mientras la rodilla y la cadera se estiran. Termina cuando el peso del cuerpo queda encima del antepié. En el apoyo final, el talón se levanta y la pierna sigue avanzando sobre la parte delantera del pie, hasta que el otro pie toca el suelo. El cuerpo ya va por delante del antepié.
El prebalanceo es el segundo doble apoyo: empieza cuando el otro pie contacta y termina cuando los dedos de este se despegan. Su función es preparar la pierna para el vuelo.
Después vienen las tres fases del balanceo. En el balanceo inicial, que ocupa aproximadamente un tercio del periodo en el aire, el pie se levanta y la pierna avanza doblando la cadera y la rodilla. En el balanceo medio, la pierna pasa junto a la de apoyo hasta que la tibia queda vertical, mientras el tobillo sigue flexionándose para que el pie no roce el suelo. En el balanceo final, la rodilla termina de estirarse y el pie se prepara para un nuevo contacto inicial.
Tres balancines debajo del pie
Durante el apoyo, el cuerpo no pasa por encima del pie en bloque. Rueda sobre él usando tres puntos de giro distintos, que en los laboratorios se llaman balancines o rockers, y que la revisión de Tao sitúa en fases concretas.
El primero es el balancín del talón, durante la respuesta a la carga: el pie gira sobre el talón mientras la parte delantera baja hacia el suelo. El segundo es el balancín del tobillo, en el apoyo medio: el pie ya está plano y es la pierna la que gira sobre el tobillo, avanzando la tibia sobre un pie que no se mueve. El tercero es el balancín del antepié, en el apoyo final: el talón se levanta y todo el cuerpo gira sobre la parte delantera del pie, a la altura de las articulaciones de los dedos.
Los tres balancines ayudan a entender por qué el calzado puede cambiar la marcha: la forma del tacón y la rigidez de la suela intervienen justo en esos puntos de giro. Lo explicamos con datos en el artículo sobre el drop de las zapatillas.
El torno que levanta el arco
El tercer balancín esconde uno de los mecanismos más elegantes del cuerpo. En 1954, J. H. Hicks lo describió en el Journal of Anatomy y lo llamó windlass, la palabra inglesa para el torno con el que se enrolla un cable. La pieza clave es la fascia o aponeurosis plantar, una banda de tejido fibroso que recorre la planta desde el talón hasta los dedos.
Según la descripción de Hicks que recoge una revisión de 2020 en la misma revista, firmada por F. Sichting, N. B. Holowka, D. E. Lieberman y sus colegas, la fascia rodea las cabezas de los metatarsianos, los huesos largos que acaban en la base de los dedos, como un cable que se enrolla en un tambor, y se inserta en las primeras falanges. Cuando el talón se levanta y los dedos se doblan hacia arriba, la fascia se enrolla sobre ese tambor, se tensa y tira del talón hacia los dedos. El arco sube y el pie se vuelve más rígido justo en el momento en que tiene que empujar. Según la misma revisión, se cree que el mecanismo se activa en el despegue, al caminar y al correr, cuando los dedos se doblan tras levantarse el talón.
Una revisión de 2015 en el American Journal of Physical Anthropology resume los cuatro elementos que hacen funcionar un torno al estilo humano: los músculos de la pantorrilla, la fascia plantar, el arco longitudinal interno y las articulaciones de la base de los dedos. Los autores lo consideran una innovación evolutiva importante que distingue a los humanos de otros primates, y recuerdan que todavía no se sabe en qué momento de la evolución humana apareció.
Un arco que hace de muelle
El arco no es solo una bóveda rígida. En 1987, un equipo encabezado por R. F. Ker y R. McN. Alexander publicó en Nature que el arco del pie humano funciona como un muelle al correr. En la primera mitad del apoyo, parte de la energía del cuerpo se almacena como deformación elástica en tendones y ligamentos, y en la segunda mitad se devuelve en el rebote, como una pelota de goma que bota. Los tendones de la pantorrilla ya se sabía que hacían ese papel; el arco, demostraron, también.
En 2023, un equipo internacional encabezado por L. Welte, de Kingston, en Canadá, fue más allá con radiografías biplanares de alta velocidad, que permiten ver moverse los huesos del pie dentro del cuerpo. Estudiaron a siete personas caminando y corriendo y compararon el movimiento real de sus huesos con un modelo sin rebote del arco. Al margen de lo alto o bajo que fuera el arco de cada persona, ese rebote permitía un contacto con el suelo más largo y unas condiciones de empuje más favorables en el tobillo para caminar erguido sobre una pierna estirada. La articulación responsable, según el estudio, era una que suele pasar desapercibida: la que une el navicular con la primera cuña, dos huesos pequeños del centro del pie. Los chimpancés, apuntan los autores, no tienen esa movilidad del arco durante el despegue.
La caminata más antigua que se conoce
Los pies dejan su firma en el suelo, y algunas firmas duran millones de años. En Laetoli, en el norte de Tanzania, se encontraron en 1978, en el llamado yacimiento G, unas pisadas bípedas fechadas en 3,66 millones de años, que se suelen atribuir a Australopithecus afarensis y están consideradas la prueba más antigua y clara de bipedismo obligado en el linaje humano.
Hay una historia menos conocida. Dos años antes, en 1976, Peter Jones y Philip Leakey habían encontrado cerca, en el yacimiento A, cinco huellas bípedas consecutivas. Mary Leakey sugirió con cautela que eran de un homínido, pero su forma extraña hizo pensar después que podían ser de un oso, y la ubicación exacta cayó en el olvido. En 2021, un equipo encabezado por E. J. McNutt y J. M. DeSilva publicó en Nature que había vuelto a localizar, excavar y escanear en 3D esas huellas en 2019. Al compararlas con las de osos negros, chimpancés y humanos, se parecían más a las de un homínido: un bípedo pequeño que cruzaba los pies al andar. Y eran distintas de las del yacimiento G, lo que indicaría que en Laetoli convivieron al menos dos tipos de homínidos con pies y formas de caminar diferentes.
En 2016, otro equipo italiano y tanzano publicó en eLife nuevas huellas en un tercer yacimiento, el S, de dos individuos que caminaban sobre la misma superficie y en la misma dirección que los del yacimiento G. La estatura estimada de uno de ellos, alrededor de 1,65 metros, superaba con mucho todas las calculadas hasta entonces para Australopithecus afarensis.
Y en 2023, K. G. Hatala, S. M. Gatesy y P. L. Falkingham demostraron en Nature Ecology & Evolution que una huella con arco no prueba por sí sola que el pie que la hizo tuviera arco: esa forma la produce una manera concreta de mover el pie, característica de la marcha humana. Las huellas de Laetoli muestran solo parte de ese patrón, con un contacto de talón parecido al nuestro pero un empuje distinto. La prueba más antigua de una marcha totalmente humana, según su análisis, está en las huellas de Ileret, en Kenia, del Pleistoceno inferior, que se atribuyen al género Homo.
Del papel a la cámara
Medir un paso con precisión costó siglos. En 1836, los hermanos Wilhelm y Eduard Weber publicaron Mechanik der menschlichen Gehwerkzeuge, la mecánica de los órganos humanos de la marcha, un estudio pionero sobre cómo caminamos. Medio siglo después, en 1887, Eadweard Muybridge publicó Animal Locomotion, 781 láminas con más de 20.000 fotografías tomadas en 1884 y 1885 en la Universidad de Pensilvania, que descomponían por primera vez en imágenes cada fase del movimiento de personas y animales.
Hoy la marcha se mide con plataformas de fuerza, cámaras de infrarrojos, plantillas con sensores, radiografías de alta velocidad y sensores que caben en un zapato. La revisión de Tao repasa esas técnicas. Pero el objeto de estudio no ha cambiado: el mismo ciclo de ocho fases que deja su huella en la arena de cualquier playa.
Lo que el calzado hace con todo esto
Cada pieza del zapato interviene en algún momento del ciclo. El tacón y la amortiguación actúan en el contacto inicial y la respuesta a la carga. La rigidez de la suela influye en el balancín del antepié y en cuánto pueden doblarse los dedos, que es lo que pone en marcha el torno. La sujeción del empeine y del talón cuenta durante todo el apoyo, y en el balanceo, el peso del zapato viaja con la pierna. Por eso una chancla cambia la velocidad a la que baja el talón, como contamos en el artículo sobre sandalias planas en una ciudad de adoquín.
Si al caminar notas dolor que no se va, eso ya no es una cuestión de biomecánica general: consulta a un podólogo o a un médico.
Fuentes
- J. H. Hicks (1954), «The mechanics of the foot. II. The plantar aponeurosis and the arch», Journal of Anatomy 88(1): 25-30.
- F. Sichting, N. B. Holowka, F. Ebrecht y D. E. Lieberman (2020), «Evolutionary anatomy of the plantar aponeurosis in primates, including humans», Journal of Anatomy 237(1): 85-104.
- N. L. Griffin, C. E. Miller, D. Schmitt y K. D’Août (2015), «Understanding the evolution of the windlass mechanism of the human foot from comparative anatomy», American Journal of Physical Anthropology 156(1): 1-10.
- R. F. Ker, M. B. Bennett, S. R. Bibby, R. C. Kester y R. McN. Alexander (1987), «The spring in the arch of the human foot», Nature 325: 147-149.
- L. Welte, N. B. Holowka, L. A. Kelly, A. Arndt y M. J. Rainbow (2023), «Mobility of the human foot’s medial arch helps enable upright bipedal locomotion», Frontiers in Bioengineering and Biotechnology 11: 1155439.
- W. Tao, T. Liu, R. Zheng y H. Feng (2012), «Gait analysis using wearable sensors», Sensors 12(2): 2255-2283.
- H. T. T. Vu, D. Dong, H. L. Cao et al. (2020), «A review of gait phase detection algorithms for lower limb prostheses», Sensors 20(14): 3972.
- W. Pirker y R. Katzenschlager (2017), «Gait disorders in adults and the elderly: a clinical guide», Wiener klinische Wochenschrift 129(3-4): 81-95.
- R. W. Bohannon y A. Williams Andrews (2011), «Normal walking speed: a descriptive meta-analysis», Physiotherapy 97(3): 182-189.
- E. J. McNutt, K. G. Hatala, C. Miller et al. (2021), «Footprint evidence of early hominin locomotor diversity at Laetoli, Tanzania», Nature 600: 468-471.
- F. T. Masao, E. B. Ichumbaki, M. Cherin et al. (2016), «New footprints from Laetoli (Tanzania) provide evidence for marked body size variation in early hominins», eLife 5: e19568.
- K. G. Hatala, S. M. Gatesy y P. L. Falkingham (2023), «Arched footprints preserve the motions of fossil hominin feet», Nature Ecology & Evolution 7: 32-41.
- W. y E. Weber (1836), Mechanik der menschlichen Gehwerkzeuge; E. Muybridge (1887), Animal Locomotion.
Créditos de las imágenes
- Réplica de las huellas de Laetoli, Museo Nacional de la Naturaleza y la Ciencia de Tokio: Momotarou2012. Licencia CC BY-SA 3.0, vía Wikimedia Commons.
- Esquemas del ciclo de la marcha y del mecanismo de torno: feetkeepers.
- Huellas del yacimiento A de Laetoli: E. J. McNutt, K. G. Hatala et al. Licencia CC BY 4.0, vía Wikimedia Commons.
- Mapa del yacimiento S de Laetoli: F. T. Masao et al. Licencia CC BY 4.0, vía Wikimedia Commons.
- Huella en la arena, Irlanda: Maoileann. Licencia CC BY-SA 4.0, vía Wikimedia Commons.