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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

研究課題

研究課題/領域番号 18H03167
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分59030:体育および身体教育学関連
研究機関山口大学

研究代表者

西井 淳  山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (00242040)

研究分担者 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)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2021年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2020年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2019年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2018年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
キーワード立位姿勢 / 歩行 / 反射 / 運動制御 / CPG / 筋シナジー / 姿勢制御 / 歩行制御 / 立位姿勢制御 / 感覚運動統合
研究成果の概要

スラックラインに片足を乗せた状態や,周囲が揺れるような視覚刺激をヘッドマウントディスプレイで提示した状態などで立位維持を行う際に活動する筋シナジーを,歩行時に活動する筋シナジーと比較した。その結果,立位姿勢の安定化に寄与する筋シナジーが,歩行中の蹴り出しや着地動作のほか,歩行運動実現に必要な左右の揺動生成にも寄与していることを示す結果を得た。この結果は,立位姿勢維持運動のおいて姿勢制御を司る反射系が,歩行運動においては動的な脚運動を生成するためにも寄与していることを示す。さらに,運動計測実験やシミュレーション実験により,足圧情報が歩行運動実現に重要であることを示す結果も得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

静的安定性が要求される立位姿勢維持のための姿勢制御と,動的安定性が要求される歩行運動制御は独立に議論されることが多い。しかし,本研究成果は,両者は独立なものではなく,立位姿勢維持運動において様々な外乱に応じて励起される筋反応が,歩行運動を生み出すための様々な機能を持つことを示唆する。この成果は,立位姿勢制御と歩行運動制御の理解において非常に高い学術的意義を持つ。また,脳麻痺等で起きる歩行障害のリハビリにおいて,立位姿勢維持訓練や,足底感覚のフィードバックの重要性を示す点でも,本研究成果の社会的意義は高い。

報告書

(5件)
  • 2022 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 11件、 招待講演 4件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] 手応え制御から創発される多様な脚式ロコモーション2023

    • 著者名/発表者名
      大脇大
    • 雑誌名

      日本ロボット学会誌

      巻: 41(3)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Locomotion Generation with Passive Dynamics via Deep Reinforcement Learning2022

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Koseki, Kyo Kutsuzawa, Dai Owaki, and Mitsuhiro Hayashibe,
    • 雑誌名

      Front. Neurorobo

      巻: 16 ページ: 1054239-1054239

    • DOI

      10.3389/fnbot.2022.1054239

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Kinetic Interjoint Coordination in Lower Limbs during Gait in Patients with Hemiparesis2022

    • 著者名/発表者名
      Sekiguchi Yusuke、Owaki Dai、Honda Keita、Izumi Shin-Ichi
    • 雑誌名

      Biomechanics

      巻: 2 号: 3 ページ: 466-477

    • DOI

      10.3390/biomechanics2030036

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Prediction of Whole-Body Velocity and Direction From Local Leg Joint Movements in Insect Walking via LSTM Neural Networks2022

    • 著者名/発表者名
      Wang Yuchen、Hayashibe Mitsuhiro、Owaki Dai
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 7 号: 4 ページ: 9389-9396

    • DOI

      10.1109/lra.2022.3191850

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of a body manipulation of Japanese martial arts on interpersonal correlation of postural sway2022

    • 著者名/発表者名
      Yuya Watanabe and Yutaka Sakaguchi
    • 雑誌名

      Plos ONE

      巻: 17 号: 9 ページ: e0274294-e0274294

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0274294

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 立位保持及び歩行運動に共通して用いられる姿勢制御戦略2022

    • 著者名/発表者名
      村田 光春, 西井 淳
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告NC2022-102

      巻: 122(425)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Preservation of Joint Synergy Formation during Walking in Older Adults2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Hashizume, S. Kaichida, K. Takeda, J. Nishii
    • 雑誌名

      ICIC Express Letters, Part B

      巻: -

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Tegotae-Based Control Produces Adaptive Inter- and Intra-Limb Coordination in Bipedal Walking2021

    • 著者名/発表者名
      D. Owaki, S. Horikiri, J. Nishii, A. Ishiguro
    • 雑誌名

      Frontiers in Neurorobotics

      巻: 15 ページ: 629595-629595

    • DOI

      10.3389/fnbot.2021.629595

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 「骨で立つ」:機能的立位の実験的検討2021

    • 著者名/発表者名
      田島 寛之, 阪口 豊
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: 120(403) ページ: 95-100

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] 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

    • 著者名/発表者名
      永堀 雅之, 大脇 大, 西井 淳
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: 120(403) ページ: 106-111

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Quantitative Gait Assessment with Feature-Rich Diversity Using Two IMU Sensors2020

    • 著者名/発表者名
      Yonatan Hutabarat, Dai Owaki, Mitsuhiro Hayashibe
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Medical Robotics and Bionics

      巻: 2 号: 4 ページ: 639-648

    • DOI

      10.1109/tmrb.2020.3021132

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Leg Morphologies Essential for Environmental Adaptive Hexapod Walking Driven by Reflex-based Intra-limb Coordination2023

    • 著者名/発表者名
      Wataru Sato, Jun Nishii, Mitsuhiro Hayashibe, Dai Owaki
    • 学会等名
      AMAM2023
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Morphological Characteristics That Enable Stable and Efficient Walking in Hexapod Robot Driven by Reflex-based Intra-limb Coordination2023

    • 著者名/発表者名
      Wataru Sato, Jun Nishii, Mitsuhiro Hayashibe, Dai Owaki
    • 学会等名
      IEEE ICRA2023
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Morphological Characteristics That Enable Stable and Efficient Walking in Hexapod Robot Driven by Reflex-based Intra-limb Coordination2023

    • 著者名/発表者名
      Christopher Herneth, Mitsuhiro Hayashibe, and Dai Owaki
    • 学会等名
      IEEE ICRA2023
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 生体運動の自由度と座標系の問題2023

    • 著者名/発表者名
      西井淳
    • 学会等名
      あなたの知らない「環世界制御学」の世界 (大阪大学)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Arm movements during crawling locomotion of Octopus sinensis2023

    • 著者名/発表者名
      R. Egashira, T. Kobayashi, J. Nishii
    • 学会等名
      AMAM2023
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 立位姿勢制御は歩行時の脚運動制御にも寄与する2020

    • 著者名/発表者名
      山根 千佳, 日置 智子, 垣内田 翔子, 西井 淳
    • 学会等名
      第 30 回 神経回路学会全国大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      大脇 大
    • 学会等名
      日本臨床神経生理学会学術大会第50回記念大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Contribution of each joint to the inter-joint synergy during walking2019

    • 著者名/発表者名
      T. Hioki, J. Nishii
    • 学会等名
      9th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Elucidation of posture control during bipedal walking2019

    • 著者名/発表者名
      C. Yamane, S. Kaichida, J. Nishii
    • 学会等名
      9th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 関節間シナジーに着目した二足歩行のコツの発見2019

    • 著者名/発表者名
      西井 淳
    • 学会等名
      第197回生命環境科学系セミナー
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 歩行中に体幹の揺動を抑える姿勢制御の解明2019

    • 著者名/発表者名
      山根 千佳, 垣内田 翔子, 西井 淳
    • 学会等名
      電子情報通信学会MBE研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] The role of posture control in walking control2019

    • 著者名/発表者名
      C. Yamane, S. Kaichida, J. Nishii
    • 学会等名
      第29回神経回路学会全国大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Gait analysis of crawling locomotion of Octopus sinensis2019

    • 著者名/発表者名
      J. Nishii, M. Ikeda
    • 学会等名
      9th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Principal Component Analysis for Whole Body Angular Momentum During Walking in Patients with Stroke2019

    • 著者名/発表者名
      Dai Owaki
    • 学会等名
      The 1st IFAC Workshop on Robot Control (WROCO2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      大脇 大, 本田 啓太, 関口 雄介, 出江 紳一
    • 学会等名
      第31回自律分散システムシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Posture control during walking by muscle synergy recruited by plantar information2018

    • 著者名/発表者名
      T. Hioki, M. Goto, J. Nishii
    • 学会等名
      The 40th International Engineering in Medicine and Biology Conference (IEEE EMBS 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Contribution of reflexes and Central Pattern Generators to the performance of hexapod locomotion2018

    • 著者名/発表者名
      M. Nagahori, J. Nishii
    • 学会等名
      The 40th International Engineering in Medicine and Biology Conference (IEEE EMBS 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Long-term Effect of Auditory Biofeedback Prosthesis on Walking in Stroke Patients2018

    • 著者名/発表者名
      大脇 大
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Embodied-Brain Systems Science (EmboSS 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] 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

    • 著者名/発表者名
      四津 有人, 大脇 大, 舩戸 徹
    • 総ページ数
      272
    • 出版者
      東京大学出版会
    • ISBN
      9784130644013
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2024-01-30  

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