Muscle coordination system in learning process during novel walking patterns

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K24324
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0909:Sports sciences, physical education, health sciences, and related fields
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: Kibushi Benio 早稲田大学, スポーツ科学学術院, 助教 (30844998)
• Project Period (FY): 2019-08-30 – 2021-03-31
• Keywords: 表面筋電図 / キネマティクス / 運動学習 / バイオフィードバック

Outline of Final Research Achievements

Muscle synergies have been proposed as a control strategy for many muscles in the human musculoskeletal system. Although it has been suggested that the concept of muscle synergies is useful in gait rehabilitation, it has not been known well how muscle synergies are modified during the learning process of a movement. In this study, we aimed to elucidate the mechanism of muscle synergy modification in learning novel gait patterns by neurophysiological and computational methods. During the research period, we constructed a system that provides real-time streaming of the foot trajectory and visual feedback of the swing leg velocity during the toe-off and just before the heel strike.

Free Research Field

運動制御

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまでの研究は，歩幅やストライド時間といった歩行全体に関与する指標に着目して学習を評価していたため，どの筋シナジーが学習によって変化し，貢献するのかが判別不可能であるという問題点があった．この問題の解決にあたり，足部軌道をリアルタイムストリーミングして離地時と接地直前の遊脚速度をビジュアルフィードバックするシステムの構築を行った．これにより，歩行を構成するサブタスクを学習していく過程で筋シナジーがどのように変化するかという基礎科学的知見が得られる．そしてこの概念を応用して新たなリハビリテーション方法の開発に貢献できると考えている．