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姿勢制御を司る反射系が歩行運動において果たす役割の解明

Research Project

Project/Area Number 18H03167
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 59030:Physical education, and physical and health education-related
Research InstitutionYamaguchi University

Principal Investigator

西井 淳  山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (00242040)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 阪口 豊  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (40205737)
大脇 大  東北大学, 工学研究科, 准教授 (40551908)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2018: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Keywords立位姿勢制御 / 歩行制御 / 感覚運動統合 / CPG / 筋シナジー
Outline of Annual Research Achievements

1) 綱渡り競技で用いられるバンド状の紐であるスラックラインに足部を置いて体重をかけると,左右方向の揺動を抑えるためと考えられる振戦運動が脚部にしばしば生じる。本年度は前年度までに引き続き,このようなスラックラインタスクと歩行運動における筋活動の計測実験及びデータ解析を行った。その結果,姿勢制御に寄与する筋シナジーが歩行中の蹴り出しや着地動作,歩行運動に必要な左右の揺動生成に寄与している可能性があることを示唆する結果を得た。
2) 姿勢制御に関わる筋活動の計測実験のため,立位時の被験者に揺動を与える装置の製作を行った。製作に必要な大型加工機器の利用をコロナ感染症対策のために長期間行えなかったため,制御ソフトウェアの作成及び,本装置を利用した運動計測実験は2021年度の実施を予定している。
3) 前年度に検討した「垂直離陸」という武術的立位特性の解析に加え, 静止立位に安住するのではなくすぐに動き出せることを重視した「機能的立位」 の特性について実験的に検討した。その結果,機能的立位姿勢では,動作を始めてから足を踏み出すまでの時間が短くなり,体幹の上下動が減少することが明らかになった。この結果は,「機能的立位」が無駄な上下動を抑えスムーズに歩行動作に移行できる状態であることを示唆する。
4) 過去に研究代表者と分担者で構築した反射とCPGによる歩行制御モデルについて再検討を行い,制御パラメータが歩行の安定性に及ぼす影響を検証して論文投稿を行った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

感染症対策のため,開発中の揺動装置を用いた予備実験や,姿勢制御と歩行制御の関連性を探るために必要な運動計測実験を行うことが出来ず,これまで取得したデータ解析等実験全般にも遅延が生じたため,「やや遅れている」と判断する。

Strategy for Future Research Activity

本研究では,不安定な足場上での立位姿勢維持タスクにおける感覚情報と筋活性の関係性を手がかりとして,歩行制御に内在する姿勢制御の役割を推定することを目的としている。今後は,製作した揺動装置を用いた運動計測実験を行い,立位姿勢時の揺動反応および歩行運動時の筋活動の計測実験を行う。その結果に基づき,歩行中の姿勢制御及び歩容生成に,反射系による感覚運動変換がいかに寄与しているかを解明する。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(19 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 3 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Preservation of Joint Synergy Formation during Walking in Older Adults2021

    • Author(s)
      Y. Hashizume, S. Kaichida, K. Takeda, J. Nishii
    • Journal Title

      ICIC Express Letters, Part B

      Volume: -

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Tegotae-Based Control Produces Adaptive Inter- and Intra-Limb Coordination in Bipedal Walking2021

    • Author(s)
      D. Owaki, S. Horikiri, J. Nishii, A. Ishiguro
    • Journal Title

      Front. Neurorobot.

      Volume: 15 Pages: 629595-629595

    • DOI

      10.3389/fnbot.2021.629595

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 「骨で立つ」:機能的立位の実験的検討2021

    • Author(s)
      田島 寛之, 阪口 豊
    • Journal Title

      電子情報通信学会技術研究報告

      Volume: 120(403) Pages: 95-100

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Journal Article] 関節の弾性要素を活用した反射型六脚歩行制御モデル2021

    • Author(s)
      永堀 雅之, 大脇 大, 西井 淳
    • Journal Title

      電子情報通信学会技術研究報告

      Volume: 120(403) Pages: 106-111

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Journal Article] Quantitative Gait Assessment with Feature-Rich Diversity Using Two IMU Sensors2020

    • Author(s)
      Yonatan Hutabarat, Dai Owaki, Mitsuhiro Hayashibe
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Medical Robotics and Bionics

      Volume: 2 Pages: 639-648

    • DOI

      10.1109/tmrb.2020.3021132

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 立位姿勢制御は歩行時の脚運動制御にも寄与する2020

    • Author(s)
      山根 千佳, 日置 智子, 垣内田 翔子, 西井 淳
    • Organizer
      第 30 回 神経回路学会全国大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 片麻痺患者の歩行の運動学的理解に基づくモデルベースト・リハビリテーション2020

    • Author(s)
      大脇 大
    • Organizer
      日本臨床神経生理学会学術大会第50回記念大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Contribution of each joint to the inter-joint synergy during walking2019

    • Author(s)
      T. Hioki, J. Nishii
    • Organizer
      9th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM 2019)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Elucidation of posture control during bipedal walking2019

    • Author(s)
      C. Yamane, S. Kaichida, J. Nishii
    • Organizer
      9th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 関節間シナジーに着目した二足歩行のコツの発見2019

    • Author(s)
      西井 淳
    • Organizer
      第197回生命環境科学系セミナー
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 歩行中に体幹の揺動を抑える姿勢制御の解明2019

    • Author(s)
      山根 千佳, 垣内田 翔子, 西井 淳
    • Organizer
      電子情報通信学会MBE研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] The role of posture control in walking control2019

    • Author(s)
      C. Yamane, S. Kaichida, J. Nishii
    • Organizer
      第29回神経回路学会全国大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Gait analysis of crawling locomotion of Octopus sinensis2019

    • Author(s)
      J. Nishii, M. Ikeda
    • Organizer
      9th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Principal Component Analysis for Whole Body Angular Momentum During Walking in Patients with Stroke2019

    • Author(s)
      Dai Owaki
    • Organizer
      The 1st IFAC Workshop on Robot Control (WROCO2019)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Auditory Footによる脳卒中患者への長期的歩行リハビリがもたらす全身角運動量の変容2019

    • Author(s)
      大脇 大, 本田 啓太, 関口 雄介, 出江 紳一
    • Organizer
      第31回自律分散システムシンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Posture control during walking by muscle synergy recruited by plantar information2018

    • Author(s)
      T. Hioki, M. Goto, J. Nishii
    • Organizer
      The 40th International Engineering in Medicine and Biology Conference (IEEE EMBS 2018)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Contribution of reflexes and Central Pattern Generators to the performance of hexapod locomotion2018

    • Author(s)
      M. Nagahori, J. Nishii
    • Organizer
      The 40th International Engineering in Medicine and Biology Conference (IEEE EMBS 2018)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Long-term Effect of Auditory Biofeedback Prosthesis on Walking in Stroke Patients2018

    • Author(s)
      大脇 大
    • Organizer
      The 2nd International Symposium on Embodied-Brain Systems Science (EmboSS 2018)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Book] 身体性システムとリハビリテーションの科学1 第5章「運動制御」2018

    • Author(s)
      四津 有人, 大脇 大, 舩戸 徹
    • Total Pages
      272
    • Publisher
      東京大学出版会
    • ISBN
      9784130644013
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2021-12-27  

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