La marcha humana y sus funciones

La marcha humana es un patrón locomotor que tiene un triple procesamiento: automático, cognitivo y emocional (1). A nivel espaciotemporal se organiza en dos periodos, apoyo y oscilación, que a su vez se dividen en ocho fases: contacto inicial, respuesta a la carga, apoyo medio, apoyo final y pre-oscilación, en el periodo de apoyo, y oscilación inicial, media y final, en el periodo de oscilación. El periodo de apoyo representa el 60% del ciclo de marcha; mientras que, el periodo de oscilación, el 40% (2). Las funciones de la marcha son asegurar la estabilidad, absorber el peso corporal, progresar el cuerpo hacia delante y propulsarlo, moderar el desplazamiento de gravedad y, por último, ahorrar energía o controlar el gasto metabólico (3).

En cada fase de la marcha se realizan funciones que dependen de unos eventos cinemáticos y de una actividad muscular específicos, todo ello condicionado por los parámetros espaciotemporales (velocidad, longitud de zancada, tiempo de zancada, etc.) y por las fuerzas de reacción del suelo.

El propósito de esta entrada es describir los patrones motores que aseguran las diferentes funciones de la marcha humana e identificar qué parámetros y movimientos son clave desde el punto de vista biomecánico para la evaluación y el tratamiento de acuerdo con la evidencia científica.

Parámetros biomecánicos relacionados con la calidad de la marcha humana y su relación con patrones atípicos

Las funciones de la marcha de estabilidad, absorción del peso corporal y progresión-propulsión dependen de unos eventos cinemáticos concretos. Estas funciones permiten controlar el desplazamiento del centro de gravedad y el gasto metabólico.

La estabilidad depende de la activación de los músculos del tronco y de la pelvis. Los primeros presentan picos de intensidad en las fases de contacto inicial, apoyo medio y oscilación media (4). Además, se activan de forma anticipada, es decir, antes de dar el paso, los músculos de la cintura abdominal y del tronco ya muestran actividad. Se trata de un ajuste postural anticipatorio que refleja la relevancia de los músculos axiales en el patrón de marcha (5). Los músculos glúteo mayor y medio estabilizan la pelvis en los planos sagital y frontal. La pérdida de fuerza en el glúteo medio y el incremento de tejido adiposo intramuscular como consecuencia del envejecimiento aumenta la variabilidad de los parámetros espaciotemporales de la marcha y compromete al equilibrio (6), por lo que su atención es fundamental para evitar el deterioro de la marcha.

La absorción del peso corporal es una función que se realiza en la fase de respuesta a la carga y que depende de cuatro patrones biomecánicos:

A) Control de la oblicuidad pélvica (3).

B) Control de la flexión de rodilla (15-20 grados) estabilizada por cuádriceps e isquiosurales (activación muscular expresado en porcentaje respecto a la actividad máxima – recto femoral: 9%; vasto medial: 20%; bíceps femoral: 10-13%) (3, 7,8).

C) Caída del pie tras el contacto inicial (7 grados de flexión plantar de la articulación tibioperoneoastragalina) controlada por el músculo tibial anterior (40% de actividad respecto a la activación máxima) y gastrocnemios (<10% de activación) (3,7,8) y, por último.

D) Pronación de la articulación subastragalina (4-5 grados) (3).

El porcentaje de activación de la musculatura de los miembros inferiores está ligada a la alineación del tronco y de la pelvis durante las fases de la marcha. Simonsen, en un estudio publicado en 2014, demostró como el porcentaje de activación muscular respecto a la activación máxima se incrementaba cuando el tronco se inclina hacia delante o hacia atrás (8).

La función de progresión y propulsión tiene el propósito de facilitar el desplazamiento del centro de gravedad hacia delante. Los patrones de extensión de cadera durante el periodo de apoyo (10-20 grados), de flexión dorsal del pie durante las fases de apoyo medio y final (10-15 grados), de flexión plantar del pie en la preoscilación (15-20 grados), el braceo (entre 15 y 40 grados de recorrido articular del hombro, según la referencia), la ligera inclinación del tronco hacia delante durante el ciclo de la marcha (recorrido de 3-8 grados) y la oscilación de la extremidad inferior contralateral, aseguran esta función (9).

Los músculos glúteo mayor (20% de actividad respecto a la activación máxima durante el periodo de apoyo), gastrocnemios (30-40% de activación) y sóleo contribuyen de forma significativa a la progresión. Durante el envejecimiento, el músculo glúteo mayor genera mayor soporte y fuerzas de frenado durante el apoyo y los gastrocnemios contribuyen menos a la propulsión (10), lo que incrementa el riesgo de caída (11). En la misma dirección, la extensión máxima de la cadera es un evento que se relaciona con el riesgo de caída y que se observa disminuida en personas mayores o con patología neurológica (12). Por tanto, la acción extensora de la extremidad inferior durante la marcha es una pieza esencial para mantener la calidad del patrón.

Por último, la deambulación está condicionada por la estabilidad de los parámetros espaciotemporales. La variabilidad en estos parámetros se ha relacionado con un mal control neural del patrón y con riesgo de caída. En este sentido, Allai et al., comprobaron que, la variabilidad de la velocidad y del tiempo de zancada era mayor en sujetos con EM (EDSS<2,5) que tenían antecedente de caída respecto a los que no tenían antecedente (4% de variabilidad vs. 2% (velocidad), 3% vs. 1% (tiempo de zancada) (13).

Conclusiones

La comprensión de la biomecánica de la marcha nos permite sintetizar qué patrones de movimiento aseguran las funciones de la locomoción, las cuales, si se comprometen se relacionan con una restricción del funcionamiento y la participación del individuo, un deterioro del equilibrio y, por ende, un incremento del riesgo de caída.

La literatura muestra que, cambios en los eventos cinemáticos, principalmente en la extensión del miembro inferior, así como un incremento del movimiento del tronco, una alineación incorrecta de éste y la disminución del braceo, son patrones que incrementan el riesgo de sufrir una caída y son hallazgos que se describen en multitud de patrones de marcha atípicos en pacientes con patología neurológica o del aparato locomotor.

El deterioro de la función muscular, sobre todo de la fuerza extensora y la presencia de coactivación muscular durante el ciclo de la marcha son hallazgos habituales de los desórdenes de la locomoción.

Por último, la variabilidad de los parámetros espaciotemporales, velocidad, longitud de zancada o tiempo de zancada, constituye un aspecto común en las personas con trastornos de la marcha; de manera que, su medición mediante escalas clínicas o sistemas instrumentales puede ofrecer información sobre marcadores de deterioro de la locomoción o de pronóstico de caída. 

Referencias

1. Takakusaki K. Functional Neuroanatomy for Posture and Gait Control. J Mov Disord. 2017 Jan;10(1):1-17. doi: 10.14802/jmd.16062.
2. Monge-Pereira E, Fernández-González P, Cuesta-Gómez A. Ciclo de la marcha: fases y parámetros espaciotemporales. En: Molina Rueda F, Carratalá Tejada M. La Marcha Humana: Biomecánica, Evaluación y Patología (págs. 13-18). Madrid: Panamericana; 2020.
3. Carratalá-Tejada M, Molero-Sánchez A, Molina Rueda F. Relación entre los parámetros biomecánicos de la marcha y sus funciones. En: Molina Rueda F, Carratalá Tejada M. La Marcha Humana: Biomecánica, Evaluación y Patología (págs. 43-50). Madrid: Panamericana; 2020.
4. Molero-Sánchez A, Alguacil Diego IM, Molina Rueda F. La marcha en las enfermedades articulares y en el individuo con amputación. En: Molina Rueda F, Carratalá Tejada M. La Marcha Humana: Biomecánica, Evaluación y Patología (págs. 149-156). Madrid: Panamericana; 2020.
5. Hodges PW, Richardson CA. Contraction of the abdominal muscles associated with movement of the lower limb. Phys Ther. 1997 Feb;77(2):132-42; discussion 142-4. doi: 10.1093/ptj/77.2.132
6. Addison O, Young P, Inacio M, Bair WN, Prettyman MG, Beamer BA, Ryan AS, Rogers MW. Hip but not thigh intramuscular adipose tissue is associated with poor balance and increased temporal gait variability in older adults. Curr Aging Sci. 2014;7(2):137-43. doi: 10.2174/1874609807666140706150924.
7. Li W, Li Z, Qie S, Yang H, Chen X, Liu Y, Li Z, Zhang K. Analysis of the activation modalities of the lower limb muscles during walking. Technol Health Care. 2020;28(5):521-532. doi: 10.3233/THC-191939.
8. Simonsen EB. Contributions to the understanding of gait control. Dan Med J. 2014 Apr;61(4):B4823.
9. Lim YP, Lin YC, Pandy MG. Lower-limb muscle function in healthy young and older adults across a range of walking speeds. Gait Posture. 2022 May;94:124-130. doi: 10.1016/j.gaitpost.2022.03.003
10. Carratalá Tejada M, Molina Rueda F. Patrón cinemático de la cadera, la rodilla y el tobillo durante la marcha. En: Molina Rueda F, Carratalá Tejada M. La Marcha Humana: Biomecánica, Evaluación y Patología (págs. 19-24). Madrid: Panamericana; 2020.
11. King GW, Stylianou AP, Kluding PM, Jernigan SD, Luchies CW. Effects of age and localized muscle fatigue on ankle plantar flexor torque development. J Geriatr Phys Ther. 2012 Jan-Mar;35(1):8-14. doi: 10.1519/JPT.0b013e318221f53b. PMID: 22189949
12. Kerrigan DC, Lee LW, Collins JJ, Riley PO, Lipsitz LA. Reduced hip extension during walking: healthy elderly and fallers versus young adults. Arch Phys Med Rehabil. 2001 Jan;82(1):26-30. doi: 10.1053/apmr.2001.18584. PMID: 11239282
13. Allali G, Laidet M, Herrmann FR, Armand S, Elsworth-Edelsten C, Assal F, Lalive PH. Gait variability in multiple sclerosis: a better falls predictor than EDSS in patients with low disability. J Neural Transm (Vienna). 2016 Apr;123(4):447-50