関節の周期運動における協同収縮の意義とその発生メカニズム

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13680010
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 山田 憲政 北海道大学, 大学院・教育学研究科, 助教授 (00210469)
• Keywords: 身体運動 / 協同収縮 / 関節スティフネス

Research Abstract

本研究の目的は,身体運動の基盤となる関節まわりの周期運動において,関節スティフネスの調整メカニズムを明らかにすることである.
第1年目は,外力トルクを身体に加えると同時にその変位を測定することから関節スティフネスを計測する関節スティフネス測定器を開発し,6名の被験者を用いて様々な運動周波数における肘関節まわりの関節スティフネスを測定した.その結果,関節スティフネスは前腕部の固有周波数の際に最小値となり,関節スティフネスの調整に運動部位の慣性モーメントが関与していることが推定された.第2年目は,その仮説を検証するために,前腕部に付加を与えることによって前腕部の固有周波数を変化させ,その変化に対応し関節スティフネスも変化するかを検討した.その結果,関節スティフネスはその変化に応じた固有周波数で最小になること,さらに,その運動周波数から離れるほど関節スティフネスが増加することが確認され,その仮説が検証された.
次に,関節スティフネスの調整メカニズムを検討した.関節スティフネスは筋自体の剛性の変化と屈筋と伸筋の協同収縮の割合の変化によって変化することが知られている.そこで,関節に作用する筋トルクを算出し,関節スティフネスとの関係を検討した.その結果,固有周波数より高い時は筋トルクの大きさとほぼ比例して関節スティフネスが増加すること,そして固有周波数より低い時は筋トルクの大きさとは関係なく関節スティフネスが変化することが明らかになった.これらの結果から,協同収縮による関節スティフネス調整は主に固有周波数より高い時に働く調整メカニズムであると考えられた.