三次元筋骨格モデルで紐解くヒト直立二足歩行における体幹部「ねじり」適応の解明

Research Project

Project/Area Number	22KJ1881
Project/Area Number (Other)	22J15119 (2022)
Research Category	Grant-in-Aid for JSPS Fellows
Allocation Type	Multi-year Fund (2023) Single-year Grants (2022)
Section	国内
Review Section	Basic Section 45050:Physical anthropology-related
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	木下勇貴京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)
Project Period (FY)	2023-03-08 – 2024-03-31
Project Status	Declined (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000) Fiscal Year 2023: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000) Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords	直立二足歩行 / 脊椎 / 回旋 / 光学式モーションキャプチャ / 三次元表面スキャナー / 霊長類
Outline of Research at the Start	ヒトの直立二足歩行がどのように進化したのかは、進化人類学における最大の問いの一つである。脊椎動物の移動運動を比較したとき、ヒトの直立二足歩行は、腕の振りにともなう体軸周りの回転、「ねじり」を含む点で特異的である。しかし、ヒト特有のねじり運動が、どのような筋骨格構造の改変によって達成されたのかは明らかでない。そこで、本研究では「ヒトの体幹部は近縁種に比較してねじりへの適応性が高い」という仮説を、(1)関節可動域、(2) 骨形態、(3) 関節応力の三つのレベルで検討する。本研究により得られた知見は、ヒト二足歩行の進化史の解明だけでなく、脊椎動物の移動運動の進化という観点からも意義深い。
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、ヒトの二足歩行の基盤となった体幹部の回旋運動について、機能形態学的な面からヒトと非ヒト霊長類を比較した。具体的には、研究①胸腰椎の回旋可動域の比較、研究②胸腰椎の幾何学的形態計測、研究③胸腰椎のねじり運動シミュレーションの三つの側面から比較機能形態学を実施した。 2022年度は主に、研究①胸腰椎の回旋可動域の測定、及び、研究②胸腰椎の幾何学的形態計測を進めた。いずれも計画通りに進んでおり、データ収集が終了した。研究①では、光学式モーションキャプチャシステムを使って、肩甲帯を取り外したニホンザル筋骨格標本の胸腰椎の回旋運動域を測定した。非ヒト霊長類における胸腰椎の回旋運動域を測定した研究はこれまでになく、非常に貴重なデータを取得することができた。また、以前CT装置を用いて測定した全身屍体の結果と比較したところ、肩甲帯の有無によって回旋運動域に変化が生じることが明らかになった。これらの研究結果をまとめ、現在、国際誌に論文を投稿中である。研究②では、三次元表面形状スキャナーを用いて、霊長類7属26個体463個の胸腰椎のデータを収集した。幾何学的形態計測および伝統的な形態計測を実施し、同一種間での胸椎と腰椎の分化の程度、およびその種間比較を実施した。その結果、回旋に関連する部分の形態はヒトと非ヒト霊長類でほとんど差がないことを明らかにした。また一方で、オナガザル上科とヒト上科では、胸椎と腰椎の形状間における類似性に差があることを発見した。本研究結果について論文を執筆し、現在、国際誌に投稿中である。研究③については、筋骨格運動シミュレーションで使用するモデルを作成する方法の習熟に努めた。今後は、シミュレーションソフトウェアOpenSimの使い方をマスターするとともに、実際にモデルを作成してシミュレーションを動かすことが課題である。
Research Progress Status	翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。