Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
従来、ヒト静止立位姿勢はアキレス腱の高剛性と抗重力筋の持続的緊張および静止立位姿勢動揺の中で繰り返し発生する前方への微小転倒に伴う筋伸張が引き起こす伸張反射・遠心性収縮が生成する復元力により安定化されると考えられて来た。ところが近年、ふくらはぎ筋は微小転倒時には短縮し、それに引き続いて姿勢が直立平衡姿勢に向かって復帰する微小回復過程で弛緩・伸張することが明らかにされた。我々は従来仮説に反する逆説的筋短縮の理論的生成機序となる間欠制御仮説を提唱した。本研究では、静止立位中の脳波を計測・解析することで、間欠制御の脳内メカニズムを解明することを目指す。
本新学術領域の第１期公募研究では、間欠制御の脳内メカニズムの解明を目指し、立位床面後方移動外乱に対する健常者の立位姿勢・脳波・筋電図応答を解析した。その結果、外乱により前方転倒させられた姿勢が直立平衡姿勢に向かう回復過程で数秒間に渡って発生する立位姿勢βリバウンド（脳波β帯域事象関連同期）を世界に先駆けて同定した。本第２期研究は、この立位姿勢βリバウンドが、外乱応答時のみならず、静止立位姿勢動揺中の微小回復過程においても発生するという仮説を立て、その検証を目指した。間欠制御モデルによれば、微小回復過程は脳が運動指令のスイッチをオフにすることを選択する時間帯なので、静止立位姿勢時にもβリバウンドが存在し、かつ、微小回復過程の発生とβリバウンドの発生のタイミングが一致することが示されれば、運動指令のスイッチをオフにすることを選択するための脳内情報処理過程がβリバウンドとして表出していることを示唆できる。昨年度は、若年健常者を研究対象として、静止立位姿勢時においても、微小回復過程の後半にβリバウンドが発生することを世界に先駆けて明らにし、その成果を国際論文誌に発表した。この結果は、個々の微小転倒-回復サイクル毎に脳による運動指令が区切られていることを意味し、立位姿勢が間欠制御によって安定化されているとする我々の仮説を支持する。最終年度である2023年度は、静止立位姿勢時の個々の微小転倒に対する微小回復のタイミングで同定されたβリバウンドが、ジョイスティックを用いた仮想スティックバランス課題を実施する被験者の脳活動にも現れることを示した。さらに、難易度の高いスティックバランス課題の運動パフォーマンスが運動学習を通じて向上する過程を通じて、βリバウンドの強度が上がることを示した。この結果は、βリバウンドの大きさが、運動学習で獲得される内部モデルの精度を反映している可能性を示唆している。
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2024 2023 2022 Other
All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results, Peer Reviewed: 4 results, Open Access: 2 results) Presentation (2 results)
Neuroscience Letters
Volume: 814 Pages: 137443-137443
10.1016/j.neulet.2023.137443
Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation
Volume: 126 Pages: 107488-107488
10.1016/j.cnsns.2023.107488
システム制御情報学会研究発表講演会講演論文集
Volume: 66 Pages: 490-493
Frontiers in Human Neuroscience
Volume: 16 Pages: 842883-842883
10.3389/fnhum.2022.842883
