ヒトの立位姿勢における体幹の構造的冗長性制御メカニズムの解明

• Project/Area Number: 23K05952
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 45060:Applied anthropology-related
• Research Institution: Teikyo University of Science & Technology
• Principal Investigator: 田中 和哉 帝京科学大学, 医療科学部, 准教授 (90726655)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 跡見 友章 杏林大学, 保健学部, 教授 (80611285) ; 清水 美穂 帝京大学, 先端総合研究機構, 准教授 (00500399) ; 跡見 順子 帝京大学, 先端総合研究機構, 教授 (90125972) ; 藤木 聡一朗 獨協医科大学, 医学部, 講師 (90770173)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2025: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2024: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2023: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: 立位姿勢 / 分節性 / 体幹

Outline of Research at the Start

体幹は高い構造的冗長性を有することに加え、その質量は身体全体の質量の約50％を占める。さらにヒトの立位姿勢において高位に位置することから、立位姿勢の安定に重要な役割を果たす。従って、立位姿勢の安定性における体幹の構造的冗長性の制御機能について、そのメカニズムを詳細に検討することは重要な科学的課題である。我々は先行研究において、加速度センサを用いた多点計測および時系列解析により、ヒトが立位姿勢において頭部、胸部、腰背部の構造を適応的に調整していることを明らかにした。本研究計画では、立位姿勢を安定させる体幹の構造的冗長性の制御メカニズムについて、神経生理学的な知見を得ることを目指す。

Outline of Annual Research Achievements

体幹は高い構造的冗長性を有することに加え、その質量は身体全体の質量の約50％を占める。さらにヒトの立位姿勢において高位に位置することから、立位姿勢の安定に重要な役割を果たす。近年では、体幹の構造や制御系の破綻は腰痛や身体バランス能力の低下につながるとも考えられている。従って、立位姿勢の安定性における体幹の構造的冗長性の制御機能について、そのメカニズムを詳細に検討することは重要な科学的課題である。
本研究では、立位姿勢を安定させる体幹の構造的冗長性の制御メカニズムについて、神経生理学的な知見を得ることを目指す。研究結果は、立位姿勢制御における頭部・胸腰部・腰背部の加速度のコヒーレントパターンとその制御メカニズムを明らかにすることで、脊椎の変性疾患や神経系の障害などによる体幹分節性の生協機能の低下が、立位姿勢の安定性にどのように影響するかについての基礎的知見を得ることが期待できる。
本年度は、立位姿勢制御時の体幹分節性解析に用いる加速度センサの検証及び、加速度、筋電図、床反力、三次元空間座標の同時計測システムの構築を行い、その評価を行った。先行研究に準じた形で、今回の計測システムで加速度センサから得られた情報について、PLV（Phase Locking Value）解析を行い、信号の同期性の観点から体幹分節性の評価が可能であることを再確認した。また、各デバイスからの計測した信号について、問題なく同期が確認されている。今後は、異なるデバイスから得られた複数の身体信号における同期性の観点から解析を行い、その研究結果を学会・論文にて公表予定である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

体幹解析に用いる加速度センサの検証及び倫理審査に時間を要し、本実験開始が遅れたため。

Strategy for Future Research Activity

機器の開発は当初予定より遅れたものの、年度内に測定方法を概ね確立することが出来た。次年度は、被験者を増やし成果を論文にまとめ報告する。