筋シナジーと多関節運動トレーニングによる効果の関係

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K13155
• Research Institution: Kanagawa University
• Principal Investigator: 鈴木 崇人 神奈川大学, 人間科学研究科, 研究員 (20638960)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 筋シナジー / 下腿三頭筋 / 大臀筋

Outline of Annual Research Achievements

日常生活における多くの動作が多関節運動であり、多関節にわたる複数の筋を協調させることが重要であるが、その制御メカニズムは未だ十分に明らかではない。複数の筋が小規模なグループ(筋シナジー)にまとめられて制御されている、という筋シナジー仮説に基づく研究も数多く行われてきたが、他の運動制御に関する仮説との比較から筋シナジー仮説の優位性を検証することも求められていた。本研究は、他の運動制御に関する説と比較しながら、足底屈筋群の等尺性・等速性収縮時の筋活動を詳細に検討し、それと垂直跳び時の筋活動の解析を合わせることで共通の筋シナジーを抜き出し、筋シナジーとトレーニング効果の関係を明らかにすることを目的とする。本研究では足底屈筋群と膝伸展筋群を主な研究対象としているが、下腿三頭筋と膝伸展筋群を活動させた場合に股関節伸展筋群が不随意に活動してしまう場合があるため、等尺性収縮中の下腿三頭筋の活動に対する股関節伸展筋群の活動の影響を確認する実験を行った。その結果、足底屈筋群と股関節伸展筋群の同時収縮により、腓腹筋内側頭の活動が低下する傾向があった。この筋活動は筋シナジー仮説からも説明できるが、下肢の筋の活動の二乗和を最小にするように活動している可能性も示唆された。また、下腿三頭筋の等速性収縮中の活動に対する膝伸展筋群の活動の影響を明らかにする実験について、足の固定方法を見直し、足関節角度の測定方法を変更した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

特に動的随意運動では、足底屈筋群と膝関節伸展筋群以外の対象としていない股関節伸展筋群が不随意に活動してしまうことがあり、統制することが困難である。これまで明らかにした足底屈筋群と膝関節伸展筋群の関係と同様の関係が、足底屈筋群と股関節伸展筋群の組合せにおいても存在する可能性があった。そこで、等尺性収縮中の下腿三頭筋の活動に対する股関節伸展筋群の活動の影響を確認する実験を行い、30条件(足底屈強度10条件×股関節伸展強度3条件)において検討した。現段階では股関節伸展筋群の活動時には腓腹筋内側頭の活動が低下する可能性が示唆されている。股関節筋群の活動によって腓腹筋内側頭の活動が変化することは、股関節と足関節だけでなく膝関節も含めた筋の活動の二乗和を最小にするように筋制御が行われている時には説明可能であることが明らかになった。この現象においては筋シナジー仮説に優位性はなかった。この研究は発表準備中であったが、新たな被験者でデータを若干増やしている段階である。
等速性収縮の下腿三頭筋の活動に対する股関節伸展筋群の活動の影響を確認する実験は、足関節が動くために足の固定が難しい。足を固定するビンディングと足を保護するクッションを変更して、足を強固に固定できるようにした。しかし、足の圧迫が強いために実験中に頻繁に固定を外して休憩することが必要になっている。現在は固定方法の見直しも検討している。
下腿三頭筋の等尺性収縮中の筋活動を筋シナジー仮説と非制御多様体(Uncontrolled Manifold: UCM)仮説の観点から解析して説明力を比較する実験では、足とフォースプレートを固定しない上で、それらの位置が動かないように運動強度と膝関節より近位の部分の固定を設定する必要があり、検討中である。
以上のことから、やや遅れている、と考えられる。

Strategy for Future Research Activity

等尺性収縮中の下腿三頭筋の活動に対する股関節伸展筋群の活動の影響を確認する実験は、若干名の被験者で実験を行い、データを追加する。
等速性収縮中の下腿三頭筋の活動に対する膝伸展筋群の活動の影響を確認する実験では、足の強固な固定と被験者の圧迫感の軽減を両立することが難しい。固定方法の見直しも行うが、不可能な場合には被験者の休憩時間を非常に長くすることも検討する。
下腿三頭筋の等尺性収縮中の筋活動を筋シナジー仮説とUCM仮説の観点から解析して説明力を比較する実験については、フォースプレートの位置のキャリブレーションのために小型のキャリブレーションフレームを導入することを検討している。
被験者が何度も参加する必要があるトレーニング実験は、新型コロナウイルスの影響が長引くことで困難な状態が続く可能性がある。四年目に予定していたトレーニング実験は新型コロナウイルス対策の状況を確認しながら、被験者の安全を考慮して実施を検討する。

Causes of Carryover

実験設定を修正して再度行う必要があり、また今後の論文掲載料などを支払うことも考慮して、研究費を残すことにした。モーションキャプチャー用の小型キャリブレーションフレームのほか、実験謝金や英文校正費、論文掲載料に使用する。