本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點。
人類擅長走路。更確切地說，我們走路非常高效。隨著我們進化成直立行走，我們也進化成以非常經濟的方式行走，在最佳步行速度下消耗更少的熱量，但在加速或減速時會消耗更多熱量。我們可能也是經濟高效的跑步者和步行者，對於哺乳動物來說我們處於平均水平，但我們修長的腿和這些腿承受重複壓力的能力表明，我們可能處於靈長類動物中效率較高的一端（而且我們是地球上最好的長跑運動員之一，所以我們可以為此感到自豪）。關於跑步的結論尚未最終確定，但就步行而言，我們在中等速度（大約 5 公里/小時，或男性為 3.1 英里/小時，相對輕快的步行速度，每英里 20 分鐘）時效率最高。
所以我們是優秀的步行者，或者至少是經濟型的步行者。但問題是，是什麼造就了這種效率？我們究竟是如何在特定的步行速度下燃燒更少的熱量的？理想情況下，這意味著我們的肌肉，就像我們的整體身體一樣，在中等步行速度下效率最高。隨著時間的推移燃燒的熱量是產生運動的所有肌肉的總代謝率的結果。因此，由於您的新陳代謝在中等步行速度下被最小化，從而產生最高的效率，因此從理論上講，您的單個肌肉也在中等步行速度下最小化其新陳代謝是有道理的，而累積效應是能量效率。
理論上，這是有道理的。在一定的速度下，你總體上燃燒更少的熱量，並且沒有那麼努力地工作，所以你的單個肌肉也一定沒有那麼努力地工作。對吧？
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嗯...可能錯了。
Carrier 等人。“人類的肌肉骨骼系統並非為了最大限度地提高運動的經濟性而調整”。PNAS，2011 年。
本文探討了一個問題，即腿部和背部的單個肌肉在我們最經濟的步行和跑步速度下是否效率最高。作者選擇了 17 名男性（他們排除了女性，因為女性的步速和運動效率非常不同，但我真希望他們兩者都做了，看看它們之間的一些差異會非常有趣），並讓他們在跑步機上進行實驗（他們指出，所有男性都對跑步機進行了“適應”）。他們連線了肌電圖的導聯線，這是一種測量骨骼肌電活動的方法。雖然這不能直接記錄每塊肌肉的能量效率，但它可以觀察電活動中的差異，您可以將這些差異外推作為衡量肌肉使用多少能量的指標。較低的電活動，該單個肌肉的活動較低，這可能與該肌肉的個體代謝相關。
因此，他們讓這些人站在跑步機上並連線了導聯線。他們讓他們以最舒適的速度交替行走，接近最有效率的速度 5 公里/小時（3 英里/小時），並以各種速度跑步，從非常悠閒的 6 公里/小時（3.7 英里/小時）開始，逐步加速到 20 公里/小時（12 英里/小時，或 5 分鐘/英里，對大多數人來說是全力衝刺）的全速跑。在每個速度下，他們觀察了每單位行進距離的累積肌肉活動 (CMAPD)，以瞭解每塊肌肉在給定速度下的效率。
這就是他們得到的結果。
（點選放大）
這是一個他們研究的 13 塊肌肉的摘要圖，黑色代表步行，灰色代表跑步，每個肌肉都有一個點表示其效率最高的速度。您可以看到存在相當大的差異，尤其是在跑步中。不僅如此，雖然大多數肌肉在我們舒適的快走中表現出最高的效率，但並非所有肌肉都是如此。因此，雖然您的許多肌肉在快走速度下效率最高（並且可能有助於我們在該速度下的能量經濟性），但並非所有肌肉都是如此。這與所有肌肉都將達到最高效率的假設相矛盾。我們是高效的步行者，但並沒有我們可能達到的那麼高效。
現在，您可能會想“我們的肌肉並非都調整到最大的快走/跑步效率？！完全是進化失敗”。但實際上，這可能與事實恰恰相反。最終，擁有廣泛的肌肉骨骼效率可能更好。畢竟，您不僅僅以輕快的速度走路。您跑步、衝刺、加速和跳躍。你踢腿。你閒逛。您甚至可能偶爾跳舞一次。所有這些事情都涉及肌肉以不同的方式工作。並且在加速等情況下（特別是涉及臀肌的運動），真正重要的加速時的效率可能位元定肌肉在快走時的效率產生更大的進化差異。例如，作者將我們與馬進行比較。馬在快走和中速小跑的最佳速度下是驚人的高效運動者。但在這些步態之外，它們的效率確實非常低。與我們相比，它們更專注於特定的步速。雖然我們效率不高，但我們在我們喜歡的步速下略微缺乏效率可能使我們在其他方面更有效率，從而為我們提供更大的靈活性，並擴大我們可持續速度的範圍。我們可以長時間慢跑，我們可以快走或慢走，並且總體而言，我們在所有這些速度下的效率都可能比馬更高。因此，雖然您的肌肉可能並非都同意單一速度，但從長遠來看（呵呵），這可能是一件好事。
Carrier, D.、Anders, C. 和 Schilling, N. (2011)。人類的肌肉骨骼系統並非為了最大限度地提高運動的經濟性而調整。《美國國家科學院院刊》，108 (46), 18631-18636 DOI：10.1073/pnas.1105277108