まっすぐに立つメカニズム

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今日は、まっすぐ立つメカニズムについて。

【重心と支持基底面の位置を意識する】
地球上のすべてのものは、重力の影響を受けています。そして、重さのある物には必ず重心(重さの中心点)があり、そこから地球の中心に向かってまっすぐに引いた直線を重心線、物体を支えている面を支持基底面と言います。つまり、重心線と支持基底面の中心が合っていれば、その物体は安定し、逆にずれていれば倒れやすくなります。
ヒトの体も重さのある物体であり、例外ではありません。では、ヒトが「まっすぐに立つ」というときは、どのような方向に力が働いているのでしょうか。
まっすぐに立っているときの重心は、だいたいおへその奥の方(腰椎付近)にあり、重心線はそこから体を支える足の裏に向かって伸びています。このとき、重心線と支持基底面のずれはありません。その際、重心線は足関節(外くるぶし)より、やや前方にきます。
足関節をはじめとした体の多くの関節では、前に倒す方向に重力が自然と働くことになります。これを重力による回転トルク(軸などの物体をねじる方向。ねじりモーメント)といいます。ヒトの体は、この回転トルクに対して、無意識化で筋肉を働かせて対抗することで姿勢を維持しているのです。

【回転トルクに対して抗重力筋が働く】
重力によって生じる関節の回転トルクに対して、その関節を伸展(伸ばす)方向に働く筋肉は、一般的に抗重力筋と呼ばれます。これらの筋活動が無意識のうちに行われることが、立位姿勢を維持するために必要なもう一つの条件です。
たとえば、足関節に対しては下腿三頭筋(ヒラメ筋と腓腹筋の総称)が、膝関節には大腿四頭筋が、股関節には大殿筋と中殿筋がそれぞれの抗重力筋となります。これらの筋肉が協調して働くことによって体が前に倒れようとするのを防いでいます(逆に、この協調性が崩れると、体が前に倒れやすくなるということです。そして、腰の筋肉などに余分な力が働くようになって腰痛など不調の原因となります)。
また、椎骨が積み重なってできている脊柱に対しては、脊柱起立筋群が機能することによって上体が前に倒れないように調節しています。
「まっすぐに立つ」というと、一見どこにも力を入れていないようにも思えますが、実はこれだけの筋肉を使っているのです。これらの筋肉が働かないと、「ハイハイ」の姿勢でしか安定しないことになります。

※ちなみに、「安定」とは、外力が作用しても変わりにくい状態を「安定している」といいます。ヒトの立位姿勢では、①重心が低い、②支持基底面が広い、③質量が大きい(重い)、という条件が揃ったときに最も安定します。