歩行中の足の動きとその進化的意義 -霊長類を用いた比較運動学的研究-

• Project/Area Number: 14704005
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 人類学(含生理人類学)
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 平崎 鋭矢 大阪大学, 人間科学研究科, 助手 (70252567)
• Project Period (FY): 2002 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥10,270,000 (Direct Cost: ¥7,900,000、Indirect Cost: ¥2,370,000); Fiscal Year 2004: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2003: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2002: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
• Keywords: 足 / 運動学 / 足圧分布 / 樹上適応 / 地上適応 / ロコモーション / クモザル / ニホンザル / フットアングル / 足部

Research Abstract

本研究では、ヒトの足の動きの特徴とその進化的意義を調べること目的とし、樹上性と地上性の霊長類の足について、歩行中の動きを運動学的および解剖学的手法を用いて調べた。運動学的解析は、樹上を模した支持体上と地上の両方で行い、歩行時の足の動き(kinematics)、足圧、反力などを分析した。被験体には、樹上性のテナガザルとクモザル、半地上性のニホンザルを用いた。その結果、地上歩行では、樹上性2種の足がニホンザルの足に比べ、立脚後期により外側に向いており、蹴り出しの機能軸が第2指よりにあること等が明らかになった。これらが樹上適応であることは、地上性のニホンザルにおいても、樹上で歩く時にはこれらの特徴をある程度示したことから明らかである。樹上性の種は、樹上歩行の際に上記の特徴をさらに促進させた。足圧分布計測からは、二足歩行時には四足時に比べ、立脚後期に第2、3中足骨頭に大きな圧力がかかること、母指にかがる圧のピークが立脚期後平に移ることなどが明らかになった。二足で歩くことにより、母指を他の指に揃え、立脚期後半の蹴り出しに用いるという戦略が、ヒトほど極端ではないにせよ取られたのかもしれない。高度に二足訓練を行ったニホンザルでは上記の特徴がさらに促進され、母指の外転角も小さくなった。また、踵にかかる圧も増加した。つまり、ヒト歩行の特徴に似た特徴を示した。解剖学的解析は、類人猿2種を含む4種の真猿の足底筋について肉眼解剖の手法で行った。その結果、系統的にヒトに近づくにつれ、背側骨間筋の配置が第3指まわりから第2指まわりへと変わることが判明し、足の機能軸が第2指へ移るという運動学的解析を裏付けた。これらの研究成果から、ヒト歩行時の足の動きの特徴のうち、足の「あおり」や機能軸の第2指への移動は樹上適応の名残であり、ヒールストライクや母指の役割増加は地上歩行を続けた結果であることが示唆された。

Research Products

• [Journal Article] Primates trained for bipedal locomotion as a model for studying the evolution of bipedal locomotion. (2005)
  • Author(s): HIRASAKI, Eishi et al.
  • Journal Title: Human Origins and Environmental Backgrounds(論文集,Kluwer Academic/Prenum Publishers, New York) (In press)
• [Journal Article] Dynamic plantar pressure distribution during locomotion in Bipedally trained Japanese macaques(Abstract). (2005)
  • Author(s): HIRASAKI, Eishi et al.
  • Journal Title: American Journal of Physical Anthropology Suppl.40 Pages: 120-120
• [Journal Article] How do bipedally-trained macaques walk? From the viewpoint of plantar pressure distribution(Abstract). (2005)
  • Author(s): HIRASAKI, Eishi et al.
  • Journal Title: Anthropological Science 112 Pages: 285-285
• [Journal Article] Kinematic analysis of bipedal locomotion of a Japanese macaque that lost its forelimbs due to congenital malformation. (2005)
  • Author(s): OGIHARA, Naomichi, HIRASAKI, Eishi et al.
  • Journal Title: Primates 46 Pages: 11-19
• [Journal Article] Do highly trained monkeys walk like humans? A kinematic study of bipedal locomotion in bipedally trained Japanese macaques. (2004)
  • Author(s): HIRASAKI, Eishi et al.
  • Journal Title: Journal of Human Evolution 46 Pages: 739-750
• [Journal Article] Energetic costs of bipedal and quadrupedal walking in Japanese macaques. (2004)
  • Author(s): NAKATSUKASA, Masato, HIRASAKI, Eishi et al.
  • Journal Title: American Journal of Physical Anthropology 124 Pages: 245-256
• [Publications] HIRASAKI, Eishi et al.: "Head movements during locomotion in a gibbon and Japanese macaques."NeuroReport. 15. 643-647 (2004)
• [Publications] 平崎 鋭矢: "サルのロコモーションを調べる"バイオメカニズム学会誌. 29(in press). (2004)
• [Publications] HIRASAKI, Eishi et al.: "Primates trained for bipedal locomotion offer a model for studying the evolution of bipedal locomotion."Human Origins and Environmental Backgrounds(論文集,Kluwer Academic/Prenum Publishers, New York). (in press). (2004)
• [Publications] NAKATSUKASA, Masato, HIRASAKI, Eishi et al.: "Energetic Costs of Bipedal and Quadrupedal Walking in Japanese Macaques."American Journal of Physical Anthropology. (in press). (2004)
• [Publications] NAKATSUKASA, Masato, HIRASAKI, Eishi et al.: "Locomotor energetics in nonhuman primates : a review of recent studies on bipedal performing macaques."Human Origins and Environmental Backgrounds(論文集,Kluwer Academic/Prenum Publishers, New York). (in press). (2004)
• [Publications] HIRASAKI, Eishi et al.: "Dynamics of foot use during bipedal and quadrupedal walking in Macaca fuscata (ABSTRACT)."Anthropological Science. 111. 433 (2003)
• [Publications] HIRASAKI, Eishi: "Kinematics of Bipedal Locomotion in Bipedally-Trained Japanese Macaques (Monkey Performance Monkeys)"American Journal of Physical Anthropology. 177(S34). 85 (2002)
• [Publications] NAKATSUKASA, Masato: "Energetics of bipedal and quadrupedal walking in Japanese macaques."American Journal of Physical Anthropology. 177(S34). 117 (2002)
• [Publications] 平崎 鋭矢: "木登り運動と直立二足歩行の進化"大阪大学大学院人間科学研究科紀要. 29(In press). (2003)
• [Publications] HIRASAKI, Eishi: "Foot kinematics of Hylobates lar, Ateles geoffroyi, and Macaca fuscata during locomotion on arboreal and terrestrial substrates"American Journal of Physical Anthropology. 120(S36). 114-115 (2003)
• [Publications] HIRASAKI, Eishi: "Do Highly-Trained Monkeys Walk Like Humans?"Anthropological Science. 111. 119 (2003)