2022 Fiscal Year Research-status Report
Effect of practice including various neuromodulations on motor learning of sports skills
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22K11504
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
山田 洋 東海大学, 体育学部, 教授 (30372949)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
金子 文成 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 特任准教授 (00344200)
田中 彰吾 東海大学, 文化社会学部, 教授 (40408018)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 感覚入力-出力系 / 仮想現実 / 運動イメージ / 非侵襲的脳幹賦活 / 迷走神経 / 身体知 / 筋電図 / モーションキャプチャ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
各種の運動技能を獲得する過程を運動学習といい、特に感覚系と運動系の協応関係を伴う動作の学習は、感覚運動学習ないし知覚運動学習ともいわれる。我々は視覚をはじめとする感覚入力-出力系への積極的な働きかけ（ニューロモデュレーション）が身体への投射を誘発し（身体知の拡張）、スポーツのスキルの運動学習の効果をより早く大きくするのではないかと考えた。
本研究の目的は、種々のニューロモデュレーションを含んだ練習がスポーツスキルの運動学習に与える効果を検討することである。感覚入力-出力系へのニューロモデュレーションとして、1.仮想現実空間内における一人称的運動観察と筋感覚運動イメージ想起を併用した練習を実施する運動イメージ想起課題（主に視覚野、第一次運動野への働きかけ）、2.通常の練習に非侵襲的な迷走神経への経皮的電気刺激（Transcutaneous Vagus Nerve Stimulation: tVNS）を加えた練習を実施する非侵襲的脳幹賦活課題（主に脳幹、自律神経系への働きかけ）を設定する。本研究の仮説は、「ニューロモデュレーションを含んだ練習をした群は、しない群と比較して運動学習の効果がより早く大きくなる」である。課題1は、サッカーのボールジャグリング、課題2は、バドミントンのサーブを対象として、1週間（7日間）の介入練習を行い、一日毎に練習の効果を検討しつつ、全ての練習期間の前後でバイオメカニクス・生理学的検討、および心理学・哲学的検討を行う。
これまでに、サッカーボールジャグリング、バドミントンバックハンドストロークのスキル評価方法を確立し、サッカーのボールジャグリングについては、運動イメージ想起課題を取り入れ、パフォーマンスが向上するという知見を得ている。バドミントンバックハンドストローク時に適用する非侵襲的脳幹賦活課題については予備実験を実施し、手法の確立を試みている。
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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
申請課題の倫理審査については、所属機関の審査機関の承認を得ている。
課題1の運動課題であるサッカーのボールジャグリングについては、これまでの研究においてそのスキルの評価方法を提案している（佐藤ら、2021）。今年度は、さらにバレーボールのオーバーハンドパスをはじめとする「巧みさ」を必要とするスポーツ動作についての実験を実施し、スポーツスキルの運動学習を評価するための課題、およびその評価方法は、ほぼ確立されたといえる。介入となる「仮想現実空間内における一人称的運動観察と筋感覚運動イメージ想起を併用した練習」については、ヘッドマウントディスプレイを用いた一人称的運動観察を組み込んだ練習を行わせて、バレーボールのオーバーハンドパスのスキル・習熟度について検討を行い、パフォーマンス自体に変化は見られないものの、イメージが向上するという結果を得ることができた。また、サッカーのボールジャグリングについても同様の検討を行い、介入によりパフォーマンス（持続回数）が向上するという知見を得ている。
課題2に関しては、運動課題であるバドミントンのサーブ（バックハンドストローク）について、その動きや操作特性にフォーカスをしてバイオメカニクス的な検討を繰り返し実施した。その結果、努力度や習熟度の違いがシャトルの速度や正確性に与える影響や、それらを生み出す新たな生理学的・神経科学的な知見を得ることができ、スポーツスキルの運動学習を評価するための課題、およびその評価方法は、ほぼ確立されたといえる。介入となる「通常の練習に非侵襲的な迷走神経への経皮的電気刺激を加えた練習」については、専用の装置を用いた予備実験を実施し、心拍数や脳活動に対する効果についてデータを採取・分析し、今回の介入実験へ取り入れる準備をしている。こちらについては、予定よりやや遅れているが、全体のプランとしては概ね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
先に述べた通り、課題1および課題2において、対象となる運動課題のスキル・運動学習を評価する方法はほぼ確立されている。二年目となる本年度は、介入（ニューロモデュレーション）を加えたプロトコールを確立させ、年度内に本実験へ移行し、全てのデータを採取することを目標に研究を進める。
課題1に関しては、まず、サッカーボールジャグリング中に、一人称的運動観察および筋感覚運動イメージ想起を施す方法についての予備実験を繰り返し行い、実験プロトコールの確立を目指す。その後、具体的な実験として、サッカーボールジャグリングの回数継続課題を用い、最大継続回数・平均継続回数から、一人称的運動観察・筋感覚運動イメージ想起介入練習によるパフォーマンスへの効果を検討する。また、モーションキャプチャシステム、筋電計およびアイマークレコーダ、脳波計を用い、下肢におけるパフォーマンスとキネマティクス、筋活動、視線行動、脳波間の相関を調べる。この他、運動観察とインタビュー調査による心理学・哲学的な分析も併せて行う。
課題2に関しては、まず、バドミントンバックハンドストローク中に、tVNSを施す手法についての予備実験を繰り返し行い、安全かつ安定的にデータを採取できる実験プロトコールの確立を目指す。その後、具体的な実験として、バドミントンバックハンドストロークの的当て課題を用い、最大シャトル速度・平均的当て回数から、tVNS介入練習によるフォーマンスへの効果を検討する。また、主観的認知度、イメージ度、主観的習熟度等を用いて運動学習に習得過程の評価に適した質問項目を構築し、tVNS群と、Sham-tVNS群（偽tVNS群）におけるインタビューへの回答内容をまとめ、心理学的な分析を行う。この他、運動学習についてのメルロ=ポンティの議論を加え、投射や身体知の創発に係る哲学的な分析を行うとともに、バイオメカニクス的・生理学的分析も併せて行う。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じた理由について、「旅費」については当初予定していた海外出張を取りやめたため、残額となった。また、「人件費・謝金」に関しては、当初予定していた実験を取りやめ、被験者・分析者の人件費を使用しなかったため、大幅な残額となった。
今後の使用計画について、二年目となる今年度に関しては、実験および練習を多く実施するため、そのための人件費・謝金とする。データ分析においても多くのマンパワーが必要となるため、その人件費・謝金に充当する。前年度使用しなかった「旅費」は「物品費」に充てる。
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