2012 Fiscal Year Annual Research Report
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24300221
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
石井 直方 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 教授 (20151326)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐々木 一茂 日本女子大学, 家政学部, 講師 (00451849)
中里 浩一 日本体育大学, 体育学部, 教授 (00307993)
越智 英輔 明治学院大学, 教養部, 講師 (90468778)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 筋活動 / クロスブリッジ / 超音波剪断波 / 筋スティフネス / 長さ-張力関係 / 長さ-スティフネス関係 / 動物トレーニングモデル |
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| Research Abstract |
身体運動における骨格筋の機能を評価する上で、筋力、収縮速度などに加え、筋の「硬さ」(スティフネス)は重要な要素となる。しかし、ヒト生体内でこれらを正確に測ることは難しく、活動時筋スティフネス(Active stiffness ; AS)や受動的筋スティフネス(Passive stiffness ; PS)に関する基盤的知識は十分に得られていない。本研究では、超音波せん断波エラストグラフィー(Ultrasonic shear-wave elastography)という先端的手法を用いることにより、ヒト生体内におけるASとPSをさまざまな条件下で測定し、動物モデル実験と合わせて、それらの分子的機構にアプローチすることを目的とする。平成24年度の研究成果は次の通りである。
1ヒト生体内での活動時筋スティフネス(AS)の分析
前脛骨筋を対象とし、電気刺激により収縮をさせた場合の収縮張力、羽状角、筋束長、ASを測定した。その結果、以下が明らかとなった。(1)電気刺激の効果:筋の電気刺激による発揮筋力とASの間に強い線形の相関が見られた。(2)筋束長の効果:足関節角度を変えて筋を最大強度で電気刺激し、筋束長-AS関係を調べた結果、生体内の可動域では筋束長の増加とともにASが増加することがわかった。(3)筋束長-張力関係との対応:筋束長-AS関係は、筋束長-張力関係とよく一致し、ASが太いフィラメントと細いフィラメントのオーバラップに依存することが示唆された。さらに筋活動レベルを一定にし、筋束長を変えて測定した張力とASの間には強い正の相関が見られた。これらの結果は、ASが収縮中に結合しているクロスブリッジの(時間当たりの)数を反映することを強く示唆するものであり、ASが任意の運動において筋の張力発揮水準を推定するための有用な指標となりうることが判明した。
2動物モデルでのASの分析
ラット下腿筋トレーニングモデル(Ochi et al., 2007)を用い、微小振動法により生体内でASおよびPSを測定する装置を開発した。
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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
ヒトを対象とした実験から、筋の長さ-張力関係と長さ-スティフネス関係の間にきわめて強い関連性が見られた。これは新規の知見であり、さまざまな動作における筋の貢献度を探るための基盤が確立されたものと考えている。さらに、筋活動から弛緩に至る過程で、筋スティフネスが複雑な変動を示すことがわかり、新たなサブテーマとなる可能性も浮上している。一方、動物モデルの測定系に関して、軟部組織のコンプライアンスの除去に苦労したため、その確立が予定よりやや遅延した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成24年度の研究から、活動時筋スティフネスが筋力発揮レベルの指標となることが判明したので、今後はそれを利用し、動的収縮における筋収縮速度の影響、共同筋間の貢献度の推定、筋疲労の影響などを調べる予定である。
また、受動的筋スティフネスと関節柔軟性の関係についても調べる計画である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成24年度は、動物モデル系の確立が上記のように遅れ、当初予定していた超音波剪断波エラストグラフィーの動物用プローブ作成に至らなかったため、主に物品費の支出が減少した。本年度にはその作成を試みる予定であり、そのために必要な追加費用として繰り越し分を活用する。本年度配分については当初予定どおり使用する。
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