2016 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of the posture control disability in cerebellar ataxia from the model-based evaluation of patients and rodents
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26289063
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
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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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柳原 大 東京大学, 総合文化研究科, 准教授 (90252725)
石川 欽也 東京医科歯科大学, 医学部附属病院, 教授 (30313240)
青井 伸也 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (60432366)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 姿勢制御 / 小脳疾患 / 力学モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
小脳疾患に伴う姿勢制御機能の変化のメカニズムを明らかにするため、１：下オリーブ核障害ラットの運動計測、２：障害ラットの制御系の評価、３：小脳疾患患者の運動計測及び解析を行い、以下の結果を得た。
[１：小脳障害ラットの運動解析] 下オリーブ核に障害を持つラットの２足直立動作をモーションキャプチャによって計測した。計測した直立動作から関節間の協調関係とパワースペクトラムに注目し、下オリーブ核障害に伴う動作の変化を調べた。その結果、関節間協調には障害による有意な変化は見られなかった。またパワースペクトラムは、1Hz程度に現れるゆっくりとした周期運動のピーク周波数が低下し、その周波数以下の動作が拡大することが分かった。
[２：障害ラットの制御系の評価] 上記変化がどのような制御系の変化によるものかを調べるため、力学モデルの同定によって制御ゲインを定量的に評価した。その結果、評価したいずれの制御ゲインもほぼ同じ割合で低下し、さらに健常ラットの制御系で制御入力を生成し、定数倍を行うと、障害ラットの動作が再現されることが分かった。以上から、下オリーブ核障害は個々の制御系ではなく、制御入力の生成後に筋活動を生成する過程で機能不全を生じることが分かった。
[３：小脳疾患患者の運動計測及び解析] 小脳疾患に伴う環境適応機能の低下の要因を明らかにするため、傾斜外乱を与えることのできる実験装置上に小脳疾患患者を直立させ、ゆっくりとした速度で傾斜を与えて反応を計測した。その結果、小脳疾患患者の重心は、傾斜後に大きな前後の振動を生じ、また健常者で見られた傾斜後の垂直直立状態への復帰が見られなかった。これらの動作と力学モデルを基に同定を行うことで、制御入力の低下を定量的に評価した。以上の結果、小脳疾患が速度及び積分制御機能に影響を与え、結果的に姿勢制御機能を低下させるという機能不全のプロセスが明らかになった。
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| Research Progress Status |
28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 |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(26 results)
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[Presentation] ヒトの歩行・走行遷移時の筋シナジー解析2017
Author(s)
高橋 弘宗, 大島 裕子, 青井 伸也, 舩戸 徹郎, 辻内 伸好, 伊藤 彰人, 土屋 和雄
Organizer
第29回自律分散システム・シンポジウム
Place of Presentation
調布クレストンホテル（東京都調布市）
Year and Date
2017-01-30 – 2017-01-31
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[Presentation] ニホンザル二足／四足歩行時の筋シナジー解析2017
Author(s)
大島 裕子, 中陦 克己, 日暮 泰男, 青井 伸也, 舩戸 徹郎, 辻内 伸好, 伊藤 彰人, 土屋 和雄
Organizer
第29回自律分散システム・シンポジウム
Place of Presentation
調布クレストンホテル（東京都調布市）
Year and Date
2017-01-30 – 2017-01-31
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[Presentation] Source Separation and Localization of Individual Superficial Forearm Extensor Muscles using High-Density Surface Electromyography2016
Author(s)
Becky Su, Shouhei Shirafuji, Tomomichi Oya, Yousuke Ogata, Tetsuro Funato, Natsue Yoshimura, Luca Pion-Tonachini, Scott Makeig, Kazuhiko Seki, Jun Ota
Organizer
IEEE International symposium on micro-nano mechatronics and human science
Place of Presentation
Nagoya University (Aichi, Nagoya)
Year and Date
2016-11-28 – 2016-11-30
Int'l Joint Research
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[Book] Quantification of temporal parameters for tripedalism In: Chen W., Hosoda K., Menegatti E., Shimizu M., Wang H. (eds) Intelligent Autonomous Systems 14. IAS 2016. Advances in Intelligent Systems and Computing, vol 531.2017
Author(s)
Arito Yozu, Dai Owaki, Masashi Hamada, Takuya Sasaki, Qi An, Tetsuro Funato, Nobuhiko Haga
Total Pages
8
Publisher
Springer, Cham
