2014 Fiscal Year Annual Research Report
固視微動および立位姿勢動揺とその神経症候に基づく姿勢保持の神経制御理論の再構築
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26242041
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
野村 泰伸 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (50283734)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐古田 三郎 独立行政法人国立病院機構刀根山病院(臨床研究部), その他部局等, その他 (00178625)
鈴木 康之 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (30631874)
清野 健 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (40434071)
小林 康 大阪大学, 生命機能研究科, 准教授 (60311198)
望月 秀樹 大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (90230044)
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| Project Period (FY) |
2014-06-27 – 2017-03-31
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| Keywords | 間欠制御 / 生体ゆらぎ / 姿勢動揺 / 歩行リズム / 固視微動 / パーキンソン病 / 生体シミュレーション / 運動制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、固視微動、静止立位および二足歩行中の姿勢動揺、およびパーキンソン病患者におけるこれらの姿勢保持機能の変容を定量化することで、姿勢保持とその障害の神経メカニズムを明らかにすることを目指している。特に、これらの姿勢保持が、必ずしも従来考えられてきた持続的制御に基づく漸近安定状態ではなく、能動的な制御が間欠的に停止（スイッチオフ）される間欠制御に基づく有界安定状態（システム方程式の平衡解あるいは周期振動解周辺を振動する状態）であるとの仮説を立て、その妥当性の検証を目指している。
研究初年度である平成26年度は、以下の項目を実施した。（１）固視微動に関しては、計測実験系の確立し、健常被験者の固視微動計測を行うことに成功した。（２）立位姿勢動揺に関しては、多数の若年健常者に対して静止立位姿勢動揺を計測し、その動特性を統計解析することで、若年健常被験者に共通する特性が姿勢の間欠制御に由来する可能性を示唆した。（３）二足歩行運動に関しては、二足歩行の間欠制御モデルの構築を達成し、その安定性解析を実施することで、間欠制御によって関節の柔軟性を保ちつつも制御器のパラメータ変化に対してロバストな二足歩行が実現されることを示した。（４）すくみ足症状を呈するパーキンソン病患者に対して、歩行中の視線の変動を計測する臨床実験系を確立した。尚、この臨床実験は、本研究申請後の研究進捗によって、視線の不安定化が歩行障害に相関することが予想されたため、新たに本研究において実施することとした課題である。
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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
固視微動計測実験系の確立に時間を要したが、本年度内に完了し、研究計画に沿って固視微動の計測を開始することができた。
若年健常者の静止立位姿勢動揺の定量化と特徴付けに関する課題は、当初、姿勢維持機能とは直接関係がないと思われる、個々の被験者に特異的あるいは固有な姿勢動揺特性を抽出することを主な目的として実施したが、結果として、個々の被験者に依存しない健常被験者に普遍的な特性も同時に抽出することができ、かつその普遍的な特性が姿勢の間欠制御の性質を反映する可能性が明らかになった。この意味で、計画以上に進展した成果が得られた。
間欠制御に基づく二足歩行中の姿勢の安定化に関する成果は、我々が先行研究で行った静止立位姿勢に関して構築した理論が、歩行のようなより一般的な動的運動制御にも適用可能であることを示したものであり、間欠制御仮説に基づく姿勢維持の運動制御理論の再構築という本研究課題の達成にとって重要なステップとなった。
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| Strategy for Future Research Activity |
以下の推進方策を計画している：
1．固視微動の計測とデータ解析を進めることで、固視微動の特性を明らかにすると共に、その数理モデルの構築、精緻化および動態解析を推進する予定である。
2．二足歩行の間欠制御モデルに、位相リセット制御および確率的擾乱を付加することで、二足歩行中の姿勢ゆらぎ（歩行リズムの変動）に関する理論モデルを構築し、その特性を健常被験者およびパーキンソン病患者の歩行計測データと比較検討する予定である。
3．複数リンクから構成される静止立位姿勢の間欠制御モデルの動態と、実際に計測された静止立位中の足・股関節等の複数関節の変動を比較することで、協調運動と姿勢の有界安定化にする知見を得る計画である。
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Research Products
(8 results)
