2021 Fiscal Year Annual Research Report
Functional coupling of environment-mind-posture in virtual reality: postural threat and habituation
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19H03982
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| Research Institution | Jobu University |
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Principal Investigator |
井田 博史 上武大学, ビジネス情報学部, 教授 (20392194)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹内 成生 上武大学, ビジネス情報学部, 教授 (10329162)
関口 浩文 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (20392201)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 立位バランス / ヴァーチャルリアリティ / 予測性・代償性姿勢調節 / 経頭蓋磁気刺激 / 姿勢性恐怖 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，ヴァーチャルリアリティにおける姿勢性恐怖と立位・歩行バランス制御の関係について，高所環境への適応効果（馴化）の検証も含めて，神経生理学的評価にもとづいて解明することである．特に，姿勢の崩れに応じる予測性・代償性姿勢筋活動，および経頭蓋磁気刺激で導出される皮質脊髄路入出力特性の2つの神経生理指標を含めて姿勢応答を評価する．到達目標として以下の3つを掲げる．
目標G-1：ヴァーチャル高所での立位バランスを理解する
目標G-2：ヴァーチャル高所での歩行バランスを理解する
目標G-3：ヴァーチャル環境曝露による高所馴化を検証する
目標G-1において，ヴァーチャル環境と実環境のそれぞれについて低所条件および高所条件を設定し，前脛骨筋を対象として両脚静止立位保持中の経頭蓋磁気刺激応答を検証する実験を行った．ヴァーチャル環境では実環境と異なる入出力動員曲線となる傾向がみられ，立位バランス保持のための中枢神経制御が変調されることを示唆する結果といえる．また，同様な環境条件下において，体幹部を後方から牽引し瞬間的に解放する外力外乱応答実験を実施し，今後の解析によりヴァーチャル高所が代償性姿勢調節機能に及ぼす環境効果を明らかにしていく．目標G-2では，静止立位からの片脚前方振り出しを運動課題とする随意運動内乱応答実験を行った．ヴァーチャル環境では実環境より大きな下肢筋活動が観測され，安全性配慮のため移動をともなわない運動課題ではあったものの，歩行バランスにおける環境効果に示唆を与える結果が得られた．目標G-3については，ヴァーチャル高所曝露前後における姿勢動揺および随意運動内乱応答を検証する実験を行い，データ解析に着手した段階である．ヴァーチャル環境呈示による高所馴化がおこるのか，またおこるとしたら姿勢調節系にどのような変化があるのか今後解明を進めていく．
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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
目標G-1について，全被験者分の経頭蓋磁気刺激応答実験およびデータ解析を完了させ，皮質脊髄路入出力特性に対する呈示環境効果を解明したことは，有益かつ順調な進展であった．また，得られた結果の一部を学術会議で発表したことにより，研究組織内外において有意義な議論がなされた．一方，新型コロナウイルス感染拡大の影響により延期されていた外力外乱応答実験についても，全被験者分のデータ収集を終えており，全体として当初の研究計画に復調したとみなせる進展であった．今後のデータ解析においては，外乱印加後の代償性姿勢調節機能を検証するため，下肢および体幹の姿勢筋の活動量およびオンセットを主な評価指標として採用する予定である．用いる計算プログラムについては，目標G-2において作成したものを流用することができる．
目標G-2では，片脚挙上による随意運動内乱応答実験についてのデータ解析を終え，その研究成果の一部を学術会議において発表した．ここでは，ヴァーチャル環境が姿勢調節の筋活動を変調させるという仮説を強く支持する結果が得られており，当該学術分野で重要な知見になると考えている．加えて，本研究課題の派生的研究として行われているヴァーチャル環境での上肢運動を調べた実験においても，予測性の筋活動に実環境との顕著な相違があることが分かり，呈示環境と四肢運動との関係性について相互補完的な解明が進んでいる．
目標G-3に関しては，ここでも新型コロナウイルス感染拡大による実験計画の遅れがあったが，ヴァーチャル高所馴化実験のデータ収集を終えるまで到達しており，これ以上の研究計画の見直しは必要ないと判断した．また，足底圧中心移動軌跡および予測性姿勢調節筋活動のデータ解析に使用する計算プログラムの作成も，おおむね順調に進んでいる．
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| Strategy for Future Research Activity |
目標G-1においては，まず経頭蓋磁気刺激応答実験のデータ解析結果を整理し，本年度第2四半期中を目処に原著論文として国際論文誌に投稿する．その際，特に皮質脊髄路入出力特性と姿勢制御との関係性について研究組織内で十分な議論を行う必要性がある．一方，体幹牽引解放による外力外乱応答実験については，本年度当初よりデータ解析に着手し，年度中に開催される学術会議で成果発表することを目指す．その後研究組織内外における議論を経て，原著論文にまとめるかどうか判断する．
目標G-2では，片脚挙上による随意運動内乱応答実験のデータ解析結果を整理し，成果公開に取りかかる．すでに前年度の学術会議で一部結果を発表しているため，その内容を見直したうえで適宜データの追加を検討しつつ，本年度第3四半期中を目処に原著論文として国際論文誌に投稿する．加えて，派生課題であるヴァーチャル環境における上肢運動制御の実験結果をまとめ，本年度第1四半期中を目処に原著論文を作成する．
目標G-3については，ヴァーチャル高所馴化実験の分析を行うための計算プログラムを早急に完成させ，研究補助者と連携してデータ解析作業を進めていく．特に足底圧中心移動軌跡については，移動距離以外の指標についても評価に加えるかどうかあらかじめ検討しておく．第2四半期中を目処に結果をまとめ，本年度後半に開催される学術会議での発表を目指す．
本研究課題は今年が最終年度となるため，研究組織内でこれまでの実施内容全体を総括し，そこでの議論をふまえて後続研究課題のテーマと計画を立案する．また得られた研究成果については，研究室ウェブサイトや公開講座などを利用して，広く社会や地域に還元することを企図する．
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Research Products
(9 results)
