2013 Fiscal Year Annual Research Report
歩行における高度踏破性及び頑健性を実現するための筋骨格・神経機構の構成論的解明
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23360111
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
青井 伸也 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60432366)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中陦 克己 近畿大学, 医学部, 講師 (60270485)
柳原 大 東京大学, 総合文化研究科, 准教授 (90252725)
土屋 和雄 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 名誉教授 (70227429)
舩戸 徹郎 電気通信大学, 情報理工学(系)研究科, 助教 (40512869)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 歩行 / 踏破性 / 頑健性 / 筋骨格・神経機構 / ヒト / サル / ラット / シミュレーション |
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| Research Abstract |
昨年度に引き続き，脳・身体・環境の動的相互作用から生成される歩行の高度踏破性及び頑健性を実現するための筋骨格・神経機構の解明を目指して，ヒト・サル・ラットを対象に運動計測データに基づいて運動機能を明らかにする解析的研究と，神経筋骨格モデルに基づくシミュレーションやロボットを用いて機能的役割を明らかにする構成論的研究を行った．
ヒトの運動解析では，外乱を負荷できるトレッドミルを用いて，ランダムな速度外乱が頻繁に入る環境下での計測を行い，位相応答曲線の同定を行った．その結果，ベルトの加速と減速による外乱が，共に遊脚期間を短縮して支持脚期間を延長させるという同一の運動変化を生じさせることが明らかになった．
サルの運動解析では，無拘束状態でトレッドミル上を四足と二足で交互に歩行する際の大脳皮質・補足運動野から単一神経細胞活動を記録した．その結果，補足運動野は体幹姿勢と肢のステッピングとの協調的制御に寄与し，前頭葉性歩行障害の病態を説明し得る神経基盤の一つであることが示唆された．
ラットの運動解析では，障害物跨ぎ越し歩行での小脳外側半球部片側破壊の影響を調べた．その結果，小脳外側半球部は平面歩行時の前肢及び後肢の制御にはほとんど寄与せず，障害物を最初に跨ぎ越す前肢において，肘関節の運動に関わる筋活動のタイミング制御と爪先の軌道生成に関与することが示唆された．
構成論的研究では，昨年度までにヒト歩行解析とロボット実験から明らかにした左右分離型トレッドミル上での適応メカニズムを更に明確にするため，ラットの後肢神経筋骨格モデルのシミュレーションを行った．その結果，左右のベルト速度が異なる特殊な環境でも，生理学的知見に基づく位相リセットにより適応的に歩行を継続でき，左右の位相差やデューティー比などがベルトの速度差に応じて適応的に変化し，ヒトや４足動物で見られる適応と同様の現象が起こることを確認した．
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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