| Project/Area Number |
22K11504
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 59020:Sports sciences-related
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
山田 洋 東海大学, 体育学部, 教授 (30372949)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
金子 文成 東京都立大学, 人間健康科学研究科, 准教授 (00344200)
田中 彰吾 東海大学, 文化社会学部, 教授 (40408018)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2024: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 非侵襲的脳幹賦活 / 迷走神経 / 身体知 / モーションキャプチャシステム / 感覚入力-出力系 / ヘッドマウントディスプレイ / 固有受容器 / 一人称映像 / 仮想現実 / 運動イメージ / 筋電図 / モーションキャプチャ / 感覚運動学習 / バイオメカニクス / コーチング |
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| Outline of Research at the Start |
本研究の目的は、種々のニューロモデュレーションを含んだ練習がスポーツスキルの運動学習に与える効果を検討することである。感覚入力-出力系へのニューロモデュレーションとして、1.仮想現実空間内における一人称的運動観察と筋感覚運動イメージ想起を併用した練習を実施する運動イメージ想起課題（主に視覚野、第一次運動野への働きかけ）、2.通常の練習に非侵襲的な迷走神経への経皮的電気刺激を加えた練習を実施する非侵襲的脳幹賦活課題（主に脳幹、自律神経系への働きかけ）を設定する。本研究の仮説は、「ニューロモデュレーションを含んだ練習をした群は、しない群と比較して運動学習の効果がより早く大きくなる」である。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、種々のニューロモデュレーションを含んだ練習がスポーツスキルの運動学習に与える効果を検討することである。感覚入力-出力系へのニューロモデュレーションとして、1.仮想現実空間内における一人称的運動観察と筋感覚運動イメージ想起を併用した練習を実施する運動イメージ想起課題（主に視覚野、第一次運動野への働きかけ）、2.通常の練習に非侵襲的な迷走神経への経皮的電気刺激（Transcutaneous Vagus Nerve Stimulation: tVNS）を加えた練習を実施する非侵襲的脳幹賦活課題（主に脳幹、自律神経系への働きかけ）を設定する。本研究の仮説は、「ニューロモデュレーションを含んだ練習をした群は、しない群と比較して運動学習の効果がより早く大きくなる」である。課題1は、サッカーのボールジャグリングを対象として、課題2は、バドミントンのサーブを対象として介入練習を行い、練習の効果を検討しつつ、全ての練習期間の前後でパフォーマンス評価、バイオメカニクス・生理学的検証、および心理学・哲学的検証を行う。
これまでに我々は、サッカーボールジャグリング、バドミントンバックハンドストロークを対象に、バイオメカニクス的手法を用いて、スキルの評価方法を確立している。サッカーのボールジャグリングについては、通常の練習に一人称映像および三人称映像を用いた映像フィードバックを組み合わせた練習を行わせ、前者の練習法がパフォーマンスを向上させることを見出している。バドミントンバックハンドストローク時に適用する非侵襲的脳幹賦活課題については、迷走神経刺激の有用性を検討するために予備実験を繰り返し実施し、手法の確立を試みている。さらに、上肢の微細なコントロールと集中力を必要とする新たな運動への適用についても予備実験を繰り返し、こちらに対する介入実験の準備を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
申請課題の倫理審査については、所属機関である「東海大学『人を対象とする研究』に関する倫理委員会」の承認を得ている（承認番号23087）。
課題1のサッカーのボールジャグリングについては、これまでの研究において、そのスキルの評価方法を提案している（佐藤ら, 2021）。並行して、バレーボールのオーバーハンドパス（Ozawa et al., 2022）、野球捕手のキャッチング（澤井ら, 2023）、ピッチング（山田ら, 2023）をはじめとする「巧みさ」を必要とするスポーツ動作についての研究を行い、スポーツスキルの運動学習を評価するための課題、およびその評価方法は確立されている。介入となる「仮想現実空間内における一人称的運動観察と筋感覚運動イメージ想起を併用した練習」については、ヘッドマウントディスプレイを用いた一人称的運動観察を組み込んだ練習を行わせて、バレーボールのオーバーハンドパスのスキル・習熟度について検討を行い、運動イメージが向上するという結果を得ることができた。さらにサッカーのボールジャグリングについても同様の検討を行い、介入によりパフォーマンス（持続回数）が向上するという知見を得ている。
課題2に関しては、バドミントンのバックハンドストロークについて、その動きや操作特性に焦点を当ててバイオメカニクス的な検討を繰り返し実施し、努力度や習熟度の違いがシャトルの速度や正確性に与える影響や、それらを生み出す新たな生理学的・神経科学的な知見を得ている（清水ら, 2023）。介入となる「通常の練習に非侵襲的な迷走神経への経皮的電気刺激を加えた練習」については、専用装置（経皮的耳介迷走神経刺激装置MODEL0125, ミユキ技研社製）を用いた予備実験を実施し、心拍数や脳活動に対する効果についてデータを採取・分析し、介入実験へ取り入れる準備をしている。
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| Strategy for Future Research Activity |
課題1は、サッカーのボールジャグリングを対象とした一人称的運動観察を組み込んだ練習の効果を確認している。今後はこのデータをまとめ、研究成果を発信していく。課題2は、バドミントンのバックハンドストロークへの介入実験を進めていく。三年目の最終年度となる今年度は、課題1、課題2ともに実験を一通り終えて、研究成果の公表へ繋げていきたい。
課題1に関しては、これまで得られたデータをまとめるとともに、併せて、中期、長期の介入実験についても検討していく。「仮想現実空間内における一人称的運動観察と筋感覚運動イメージ想起を併用した練習」について、研究計画においては電気刺激による筋への刺激を考えていたが、実際のスポーツ場面を想定して、別の刺激についても検討する。前述のサッカーのボールジャグリングにおける実験において、映像に併せて検者が被験者の足にボールを当てていたが、今後はこちらも実施しつつ、固有時受容器に働きかけ、筋感覚フィードバックと視覚フィードバックを組み合わせるような、スポーツの実践に即した新たなフィードバックについても開発を進める。
課題2に関しては、バドミントンバックハンドストローク中に、tVNSを適用する練習方法を確立して、最終実験を実施する。着座させた被験者に、バドミントンのサーブを模した設定で、ターゲットとなるカゴにシャトルを打ち込むプロトコールを用いる。ランダムにtVNS、Sham-tVNS群（偽tVNS群）の2群に振り分けた被験者に対し、パフォーマンス（平均的当て回数）を基に練習効果（運動習熟）について検討する。手法の即時効果について、次いで、中期、長期の介入実験についても検討していく。並行して、検証実験として、上肢の微細なコントロールと集中力を必要とする新たな運動への本手法の適用し、tVNS中に脳波・心拍数を測定して、tVNSの効果および精度の検証を行う。
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