Mecanismos biarticulares de transferencia de energía de los músculos gastrocnemios asociados con el manejo de la energía corporal al sortear un hueco durante la marcha

Por qué meter el pie en un hueco afecta tanto a tu cuerpo

Caminar a diario puede parecer sencillo, pero tu cuerpo está constantemente gestionando energía para mantenerte erguido, especialmente sobre superficies irregulares. Un desafío común es pisar accidentalmente o deliberadamente un hueco o una superficie más baja. Este estudio explora cómo ciertos músculos de la pantorrilla en la parte posterior de la pierna ayudan a gestionar el movimiento y la energía del cuerpo en estos momentos complicados, y por qué eso importa para prevenir caídas, diseñar mejores programas de rehabilitación y construir prótesis y exoesqueletos más inteligentes.

Músculos que actúan sobre dos articulaciones

La mayoría piensa en los músculos actuando sobre una sola articulación, como el bíceps flexionando el codo. Pero algunos músculos de la pierna abarcan dos articulaciones a la vez. Los gastrocnemios, parte de la pantorrilla, cruzan tanto la rodilla como el tobillo. Al poder influir en ambas articulaciones simultáneamente, pueden intercambiar energía mecánica entre ellas. Trabajos previos mostraron que esta disposición “biarticular” es importante en movimientos potentes como el salto y el sprint. Aquí, los investigadores quisieron saber si ese mismo sistema de reparto de energía también se emplea en una tarea mucho más cotidiana, pero arriesgada: sortear un hueco al caminar.

Observando a personas caminar sobre un desnivel oculto

Dieciocho adultos jóvenes caminaron por una pasarela larga a su velocidad preferida. A veces la superficie era plana; otras, tenían que pisar con la pierna derecha dentro de un hueco rectangular poco profundo antes de salir de él. Marcadores de captura de movimiento siguieron cómo se movían tobillos, rodillas y todo el cuerpo, mientras pequeños sensores registraban la actividad eléctrica de músculos clave del muslo (los vastos) y de los dos gastrocnemios. Al observar cómo variaban conjuntamente los ángulos de tobillo y rodilla, el equipo pudo identificar fases en las que los músculos de la pantorrilla estaban mecánicamente posados para transferir energía del tobillo a la rodilla o de la rodilla al tobillo. También calcularon la energía total del centro de masa del cuerpo (una combinación de altura y velocidad) para ver cuánta energía se absorbía o generaba durante cada paso.

Más energía que gestionar, más ayuda de la pantorrilla

Pisarlo dentro del hueco hizo que el centro de masa del cuerpo subiera y bajara más que al caminar en llano, lo que significa que el sistema tuvo que manejar oscilaciones de energía mayores. Los investigadores hallaron que, durante la negociación del hueco, el potencial para la transferencia de energía entre tobillo y rodilla aumentó notablemente en los tres pasos clave: el paso anterior al hueco, el paso dentro del hueco y el paso posterior. Durante la preparación y el paso dentro del hueco, la energía tendió a moverse del tobillo hacia la rodilla en momentos en que el cuerpo necesitaba absorber energía y reducir el movimiento global. Más tarde, durante el paso dentro del hueco y el de recuperación, la energía tendió a fluir de la rodilla de vuelta al tobillo en fases en las que el cuerpo necesitaba impulsarse y elevar de nuevo su centro de masa. Es importante destacar que, en estas fases de transferencia, tanto los gastrocnemios como los músculos del muslo estaban activamente contrayéndose, no solo estirándose pasivamente, lo que indica un intercambio de energía activo real en lugar de un simple amortiguamiento.

Relacionando el comportamiento muscular con el movimiento de todo el cuerpo

El equipo no se limitó a observar estos patrones; evaluó cuán fuertes eran sus relaciones. Encontraron que cuando las condiciones favorecían el paso de energía del tobillo a la rodilla en el paso anterior al hueco, la energía total del centro de masa del cuerpo disminuía más, ayudando a bajar el cuerpo de forma segura antes del desnivel inesperado. De manera similar, cuando las condiciones favorecían la transferencia de energía de la rodilla al tobillo en el paso hacia y fuera del hueco, la energía total del cuerpo aumentaba más, facilitando el empuje necesario para salir y recuperar una marcha estable y nivelada. En un resultado particularmente revelador, una mayor activación de los músculos de la pantorrilla durante una fase específica de transferencia tobillo–rodilla se vinculó directamente a una mayor reducción de la energía corporal total, subrayando el papel activo que estos músculos desempeñan en la estabilización de la marcha.

Qué significa esto para moverse con más seguridad

En términos sencillos, este trabajo muestra que los músculos de la pantorrilla que cruzan la rodilla y el tobillo actúan como gestores de energía cuando pisamos un hueco: ayudan a absorber energía extra cuando necesitamos bajar el cuerpo y luego la devuelven cuando hay que salir y seguir avanzando. Dado que este mecanismo se vuelve especialmente importante en terrenos irregulares y cuando caminar es más exigente, los entrenamientos que enseñen a las personas a usar mejor estos movimientos articulares, y los dispositivos que imiten esta transferencia de energía en prótesis, exoesqueletos o robots, podrían mejorar el equilibrio y reducir el riesgo de caídas en la vida cotidiana.

Cita: Theodorakis, C., Bohm, S., Nikolaidou, ME. et al. Biarticular energy transfer mechanisms of the gastrocnemii muscles are associated with managing body energy during hole negotiation gait. Sci Rep 16, 10996 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44470-z

Palabras clave: equilibrio al caminar, terreno irregular, músculos de la pantorrilla, prevención de caídas, prótesis y exoesqueletos