Mechanism of neuromuscular control of thigh muscle in top sprinters
| Project/Area Number |
22KJ0713
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| Project/Area Number (Other) |
22J00058 (2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 59020:Sports sciences-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
欠畑 岳 東京大学, 総合文化研究科, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 相反抑制 / 脊髄反射 / tSCS(脊髄刺激法) |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、トップスプリンターの優れた大腿筋の制御メカニズムを脊髄・脳レベルで解明する。まず初年度は、これまでの手法を踏襲し「走パフォーマンス」を取得する。二年目以降では、受入研究室が得意とする神経生理学的手法を駆使し脳-脊髄神経制御の特徴を捉える。具体的には、脊髄反射(脊髄電気刺激法)、脳機能(fMRI：脳機能イメージング法)の計測である。そして、実験Ⅰの「走パフォーマンス」と、実験Ⅱ・Ⅲで取得する脳-脊髄神経の変数の多変量解析を施すことで、トップスプリンターに特異的な大腿筋の脳-脊髄神経機構の解明へ繋げる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒトの筋-神経制御のひとつに、主働筋が収縮(興奮= on)すると同時に、拮抗筋へは弛緩(抑制= off)の命令が送られる相反抑制という脊髄レベルでの神経制御機構が存在する。主働筋と拮抗筋の同時収縮は、素早い関節運動を阻害してしまう。そのため、主働筋への興奮の指令と協調し、対にある拮抗筋を抑制する相反抑制は、スプリント中の素早い下肢動作を可能にする合目的的な筋-神経制御であるといえよう。したがって、トップスプリンターは、優れた大腿筋の相反抑制の特性を有している可能性がある。
本年度は、本研究のメインテーマである、「大腿筋の相反抑制の定量」を試みた。
スプリンター10名、コントロール10名を被験者として実験を行った。仰臥位を維持している被験者の下肢を支配する第2-3腰椎神経へ脊髄刺激(電気刺激)を与え、両脚の大腿直筋、大腿二頭筋、前脛骨筋、ヒラメ筋における脊髄反射を誘発した。このとき、以下の2つの条件における脊髄反射振幅値について観察した。①：条件刺激なし：被験者の安静を保たせたまま、脊髄刺激による下肢筋の脊髄反射を記録した。②：条件刺激あり：脊髄刺激の直前に、大腿直筋の支配神経への電気刺激(条件刺激)によって、反射振幅値が変化するか否かを観察した。
その結果、②条件における大腿二頭筋の反射振幅値が、ある刺激間隔において低下する傾向が確認された。このことは、拮抗筋(大腿直筋)への刺激によって、大腿二頭筋への相反抑制が誘導されていた可能性を示唆する結果である。従来、相反抑制については、下腿筋（前脛骨筋ーヒラメ筋）をモデルに研究が進められ、その存在が確認されてきた。一方、大腿筋における相反抑制の定量は本研究が初の試みである。本研究の結果から、「大腿筋の相反抑制の定量」は、本研究の手法を用いることで、十分に定量が可能であることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通り、大腿筋の相反抑制の定量に関する実験を順調に進めることができ、ベースとなる実験データを20名の被験者（スプリンター10名およびコントロール10名）より取得することができたため。また、従来の研究計画では、安静を保つ課題のみを設定していたが、実際のスポーツ現場における神経制御の特徴に迫るためにvoluntary movement課題、Tendon vibration reflex課題についても同時並行で進めることができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
20名の被験者より得られたデータについて、現在、詳細な解析を進めている段階にある。相反抑制の程度について、異なる刺激間隔や被験者間による違いについて検討を進めている。
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Report
(1 results)
Research Products
(4 results)
