2017 Fiscal Year Research-status Report
歩行における感覚情報に基づく位相調節とその神経機構の解明
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16K16482
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
藤木 聡一朗 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (90770173)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 左右分離型トレッドミル / 2脚歩行 / ラット / シミュレーション / 筋骨格モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，歩行環境の急激な変化に対応するために瞬時に実行される運動指令の調節と，変化した環境下で長期間歩行し続けることによる運動指令の緩やかな調整を行う神経機構の解明を目的としている．そこで，2つのベルトが左右平行に配置された左右分離型トレッドミルを用いて，左右非対称な歩行環境へと変化した直後の反射的なすばやい運動調整とその後に見られる学習的なゆっくりとした運動調整について調べた．
平成29年度は，平成28年度に実施したハーネスによって上体を支えられた健常なラットを対象とした左右分離型トレッドミル上での後肢2脚歩行実験の運動解析データを基にして，神経制御モデルを構築し，ラットの筋骨格モデルを用いた数値シミュレーションを行った．具体的には，運動解析結果から左右分離型トレッドミルの速度条件に依らず，股関節が或る閾値まで伸展すると遊脚運動が開始されるという特徴が見受けられた．このような応答は先行研究においてネコを対象として行われた通常のトレッドミル歩行中の股関節屈筋への刺激応答と符合すると考えられる．そこで，股関節が或る閾値まで伸展すると屈曲運動の開始地点まで運動指令の位相を進めるような制御機構をつくり，ラットの筋骨格モデルを用いて動力学シミュレーションを行ったところ，計測の運動と同様な振る舞いが見受けられた．一方で，この制御機構を外すと，左右非対称な歩行環境に適応できなくなり，歩行が継続されなかった．したがって，このような制御機構が左右分離型トレッドミル歩行の反射的なすばやい運動調整に寄与していると示唆された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
脊髄レベル以下を対象とした歩行の神経制御モデルを組み込んだラット神経筋骨格モデルによるシミュレーションにおいて，計測データのすばやい運動調整が再現され，神経生理学的にも妥当なモデルとなっていると考えられる．したがって，おおむね順調に進展していると考えられる．
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| Strategy for Future Research Activity |
小脳は運動学習と強い関連があると考えられている．左右分離型トレッドミル歩行では，特徴的に接地相の開始点付近に学習的な運動の変化が顕著に表れることが先行研究において報告されている．今後は，これまでの研究で構築した脊髄レベル以下の神経制御モデルに小脳のような学習モデルを組み込んだ筋骨格モデルのシミュレーションにより，実際のラットで計測されたゆっくりとした運動調整が再現されるのかを検証する予定である．モデル構築の過程で，接地相の開始点付近のどのような運動の特徴量を用いた運動学習がなされているのかを検討する予定である．
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| Causes of Carryover |
現在投稿中の論文の学会誌への掲載料にあてる予定であったが，平成29年度内に掲載が決定しなかったため，未使用額が生じた．
未使用額は論文投稿料に充てる予定である．
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Research Products
(1 results)
