神経学的要因に着目した高齢者の低強度トレーニング方法の開発

• Project/Area Number: 22KJ2973
• Project/Area Number (Other): 21J00674 (2021-2022)
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Multi-year Fund (2023); Single-year Grants (2021-2022)
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
• Research Institution: Kyoto University (2023); Chukyo University (2021-2022)
• Principal Investigator: 廣野 哲也 京都大学, 医学研究科, 特定助教
• Project Period (FY): 2023-03-08 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 運動単位 / 高密度表面筋電図 / 低強度筋力トレーニング / 運動機能 / 高齢者

Outline of Research at the Start

高齢者は筋萎縮のみならず神経学的要因も変化が生じ，身体機能の低下を招き，特に低強度での筋力制御能力が低下している.そこで新たに低強度トレーニング法が神経学的要因に及ぼす影響の科学的根拠を築くことは重要である.神経学的要因はトレーニング初期段階で変化が生じること，筋力制御が運動機能に重要であることから，リハビリテーションでは神経学的要因へのアプローチは重要である.そこで本研究課題の目的は，低強度トレーニングによる特異的な神経筋機能変化を明らかにし，その変化が高齢者の運動機能改善や維持に貢献できるかについて明らかにすることである.

Outline of Annual Research Achievements

高齢者は筋萎縮のみならず神経学的要因も変化が生じ，身体機能の低下を招き，特に低強度での筋力制御能力が低下している.そこで新たに低強度トレーニング法が神経学的要因に及ぼす影響の科学的根拠を築くことは重要である．神経学的要因はトレーニング初期段階で変化が生じること，筋力制御が運動機能に重要であることから，リハビリテーションでは神経学的要因へのアプローチは重要である．本研究の目的は，高齢者の神経筋機能の特徴を調べ，トレーニング効果について運動単位に着目して検討することであった．神経学的要因を定量化するために，高密度表面筋電図とデコンポジション法を用いることで，個々の運動単位の動態を評価することが可能である．この手法を用いて，健常な高齢者と筋萎縮が進んだ高齢者を比較すると，後者では運動単位の正常な発火パターンから逸脱していたことが明らかとなった．さらに地域在住高齢者の1年間の筋力変化には，筋の大きさではなく，運動単位活動が影響することが明らかとなった．上記研究結果より，高齢者における神経系の重要性が示唆された．さらに，地域在住高齢者の自宅での4ヶ月間の自重スクワットトレーニングによって，筋力や筋量には表れない軽微な運動単位の活動に変化が生じることが明らかとなった．神経系の変化が顕著に生じやすい高齢者において，低強度運動であっても神経学的な変化が生じていることを明らかにした．

Research Products

• [Journal Article] Motor unit firing patterns in older adults with low skeletal muscle mass (2024)
  • Author(s): Hirono Tetsuya、Takeda Ryosuke、Nishikawa Taichi、Okudaira Masamichi、Kunugi Shun、Yoshiko Akito、Ueda Saeko、Yoshimura Akane、Watanabe Kohei
  • Journal Title: Archives of Gerontology and Geriatrics Volume: 116 Pages: 105151-105151
  • DOI: 10.1016/j.archger.2023.105151
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Association between physical fitness tests and neuromuscular properties (2024)
  • Author(s): Hirono Tetsuya、Okudaira Masamichi、Takeda Ryosuke、Ueda Saeko、Nishikawa Taichi、Igawa Kaito、Kunugi Shun、Yoshimura Akane、Watanabe Kohei
  • Journal Title: European Journal of Applied Physiology Volume: - Issue: 6 Pages: 1703-1717
  • DOI: 10.1007/s00421-023-05394-y
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Prediction of 1-year change in knee extension strength by neuromuscular properties in older adults (2023)
  • Author(s): Hirono Tetsuya、Takeda Ryosuke、Nishikawa Taichi、Watanabe Kohei
  • Journal Title: GeroScience Volume: 46 Issue: 2 Pages: 2561-2569
  • DOI: 10.1007/s11357-023-01035-6
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Effects of home-based bodyweight squat training on neuromuscular properties in community-dwelling older adults (2023)
  • Author(s): Hirono Tetsuya、Kunugi Shun、Yoshimura Akane、Ueda Saeko、Goto Ryokichi、Akatsu Hiroyasu、Watanabe Kohei
  • Journal Title: Aging Clinical and Experimental Research Volume: 35 Issue: 5 Pages: 1043-1053
  • DOI: 10.1007/s40520-023-02370-6
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Acute changes in motor unit discharge property after concentric versus eccentric contraction exercise in knee extensor (2022)
  • Author(s): Hirono Tetsuya、Kunugi Shun、Yoshimura Akane、Holobar Ale?、Watanabe Kohei
  • Journal Title: Journal of Electromyography and Kinesiology Volume: 67 Pages: 102704-102704
  • DOI: 10.1016/j.jelekin.2022.102704
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Neuromuscular characteristics during weight loss in a professional boxer: a case study (2022)
  • Author(s): Hirono Tetsuya、Ueda Saeko、Mita Yukiko、Watanabe Kohei
  • Journal Title: Journal of Neurophysiology Volume: 128 Issue: 4 Pages: 963-968
  • DOI: 10.1152/jn.00307.2022
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 末梢神経伸張中の運動単位活動 (2023)
  • Author(s): 廣野哲也，Taian Vieira, Alberto Botter, 渡邊航平
  • Organizer: 第21回日本電気生理運動学会・第9回計測自動制御学会電気生理研究会
• [Presentation] Conduction velocity during electrically stimulation contraction at various joint angles and during joint movements with different angular velocities (2022)
  • Author(s): Tetsuya Hirono, Kohei Watanabe
  • Organizer: The XXIV Congress of the International Society of Electrophysiology and Kinesiology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Muscle properties during rapid weight losing in a professional boxer: A case study (2022)
  • Author(s): Tetsuya Hirono, Ales Holobar, Saeko Ueda, Yukiko Mita, Kohei Watanabe
  • Organizer: The 27th Annual Congress of the European College of Sport Science
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 地域在住高齢者の自宅スクワットトレーニングが神経筋機能に及ぼす影響 (2022)
  • Author(s): 廣野哲也，功刀峻，吉村茜，上田彩笑子，後藤亮吉，赤津裕康，渡邊航平
  • Organizer: 第9回日本サルコペニア・フレイル学会大会
• [Presentation] 運動能力と神経筋機能との関連 (2022)
  • Author(s): 廣野哲也，奥平柾道，竹田良祐，西川太智，渡邊航平
  • Organizer: 第28回日本バイオメカニクス学会
• [Presentation] プレサルコペニア高齢者における運動単位の発火特性 (2022)
  • Author(s): 廣野哲也，功刀峻，奥平柾道，上田彩笑子，吉村茜，吉子彰人，竹田良祐，西川太智，渡邊航平
  • Organizer: 第35回日本トレーニング科学会大会
• [Presentation] 求心性および遠心性収縮運動による筋疲労時の運動単位動員特性の違い（高密度表面筋電図を用いた解析） (2021)
  • Author(s): 廣野哲也，功刀峻，吉村茜，渡邊航平
  • Organizer: 第27回日本バイオメカニクス学会