動作調節機能とその学習過程を模擬・評価するための神経筋系数理モデルの研究

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17650175
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 横井 孝志 独立行政法人産業技術総合研究所, 人間福祉医工学研究部門, 研究グループ長 (80192805)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 淺井 義之 独立行政法人産業技術総合研究所, 人間福祉医工学研究部門, 研究員 (00415639) ; 金子 文成 独立行政法人産業技術総合研究所, 人間福祉医工学研究部門, 研究員 (00344200) ; 小峰 秀彦 独立行政法人産業技術総合研究所, 人間福祉医工学研究部門, 研究員 (10392614)
• Keywords: 動作調節 / 制御モデル

Research Abstract

本研究では,動作調節機能を対象とした新しい運動療法やその効果・有効性を評価する方法を構築するための基礎研究として,訓練による学習・習熟過程の模擬・再現も視野に入れた神経筋系の数理モデルを開発することを目的としている.このため,特に下肢の運動状態や筋出力状態,およびその学習過程を模擬再現できる神経筋系モデルを構築することに焦点を絞って進めてきた.今年度はモデリングのベースとなる生体物理量の計測を7名の被験者について行い,モデルのデザイニングを検討した.計測は以下の要領で行った.被験者には自転車エルゴメータを一定速度(50rpm)で疲労困憊まで継続的にペダルを漕ぐように指示した.このときペダリングの負荷は20Wから開始し,20W/minでステップ状に増加する設定とした.ペダリング中に計測した項目は,VICONによる3次元モーションキャプチャ(全12カ所),表面筋電(大腿二頭筋,外側広筋),呼気ガス(VO2, VCO2, Volume),血圧・心拍・心拍出量である.この計測データの詳細な解析は次年度における課題とするが,下肢運動のキネティクスをVICON計測によるキネマティクス情報から算出し,その筋電とペダリングペース信号に対する関連性から,発揮筋力とリズム制御の関係を考察する.また,今年度は,上記実験とは異なるパラダイムによる運動制御系計測の準備を進めた.この実験では軌跡追従タスクによる身体パラメータを計測可能である.この2実験から得られたデータに基づいて,学習・習熟過程の現象論的研究からモデリングへの導入を行う.