スポーツ動作で正確さと速さを同時に最大化することは可能か

Research Project

Project/Area Number	24K14516
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 59020:Sports sciences-related
Research Institution	Chukyo University
Principal Investigator	山田憲政中京大学, スポーツ科学部, 教授 (00210469)
Project Period (FY)	2024-04-01 – 2027-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help	¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000) Fiscal Year 2026: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000) Fiscal Year 2025: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000) Fiscal Year 2024: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywords	フィッツの法則 / 運動制御 / 正確さと速さのトレードオフ
Outline of Research at the Start	本研究は、スポーツ動作における速さと正確さの相反関係を定式化したフィッツの法則に焦点を当てる。この法則、即ち速さを犠牲にして正確さを得るという原理は、人間の動作に関する普遍的な法則として広く受け入れられており、スポーツ動作の基礎としても用いられている。しかしながら、走り幅跳びの踏切のような特定のスポーツ動作では、選手たちは速さと正確さを同時に極限まで引き上げる試みをしている。この現象はフィッツの法則の既知の枠組みを超えている可能性があり、新しい運動制御の原理の存在を示唆している。そこで本研究は、スポーツ動作でのフィッツの法則の適用範囲やその境界条件を定義し、フィッツの法則の改良を試みる。
Outline of Annual Research Achievements	本研究は、スポーツ動作における速さと正確さの相反関係を定式化した「フィッツの法則」に着目する。この法則は、「速さを犠牲にして正確さを得る」という人間の基本的な運動特性を表すものである。しかしながら、走り幅跳びの踏切のような高度なスポーツ動作においては、選手は速さと正確さの両立を目指し、両者を同時に最大化することに挑戦している。本研究では、「スポーツにおいて、速さと正確さを同時に最大化することは可能か？」という新たな研究課題を設定し、その検討を実験的に行っている。具体的な方法として、自動化されたフィードフォワード制御によって遂行される運動の一例として「最大努力の垂直跳び」を取り上げ、離地した位置に再び着地することを意識させることで（＝動作の正確さを意図的に高めることで）、実際の着地位置の正確さが向上するかどうかを検証する。また、その結果として、フィッツの法則に則り、跳躍パフォーマンス（跳躍高や離地速度）にどのような変化が生じるかを検討する。実験では、着地位置を意識しない条件、および着地領域の広さを「大・中・小」の3段階で変化させた条件を設定し、それぞれで垂直跳びを行わせた。跳躍にはフォースプレートを使用し、着地の正確性および跳躍高を測定した。その結果、着地位置を意識する条件では跳躍高が減少し、また、着地領域が小さくなるほど、跳躍高も段階的に低下する傾向が見られた。この結果は、すでに自動化された全身運動において、正確さを意識的に操作することが、パフォーマンスの低下を引き起こすことを示唆しており、フィッツの法則が自動化運動にも拡張可能であることを示す初期的知見といえる。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本研究は、おおむね計画通りに進行しており、研究目的に沿ったデータ収集が順調に実施されている。具体的には、事前に予定していた条件設定に基づいて、10名の被験者による垂直跳び実験を無事に完了した。すべての試行は、フォースプレート上で実施され、十分な精度で跳躍高および着地位置のデータを取得することができた。また、初期のデータ解析の結果として、仮説に沿う形で「正確さを意識させることにより、跳躍パフォーマンスが段階的に低下する」という傾向が統計的に確認された。これは、本研究の中心的な問いである「速さと正確さの同時最大化の可能性」を実証的に検討する上で、重要な手がかりとなる知見である。さらに、現在はこれらの結果を踏まえたより詳細な分析の準備が進められており、今後の研究の展開に向けた確かな基盤が整いつつある。
Strategy for Future Research Activity	今後の研究では、まず、得られたフォースプレートデータを詳細に解析し、跳躍高が減少する際に、どの運動局面において、どの方向の力がどのように調整されているのかを力学的に検討する。これにより、「正確さの意識」がどのような運動制御上のコストを生むのかを明らかにする予定である。さらに、現在の結果を踏まえて、運動学習の観点からの実験を新たに計画している。すなわち、正確な着地を意識することで跳躍高が一時的に低下する現象について、それが繰り返しの練習によって運動の自動化が進めば、再び跳躍高が回復するのか、あるいは新たな運動様式として定着するのかを検証する。その際、跳躍パフォーマンスの回復が見られる場合、正確さと速さの同時最適化が学習を通じて達成可能であることを示すこととなる。このように、今後は「正確さの意図」がもたらす一時的なパフォーマンス低下が、運動学習によってどのように変化するかを追跡し、最終的にはスポーツにおける動作最適化の新しい理論モデルの構築を目指していく。