力学的な動かしやすさに対する人間の適応をアスリートの身体から探る

• 研究課題/領域番号: 21K17592
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分59020:スポーツ科学関連
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 佐渡 夏紀 筑波大学, 体育系, 助教 (60844983)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2022年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: MRI / 形態 / 適応 / 個人差 / 慣性 / 可塑性

研究開始時の研究の概要

本研究では身体の力学的な「動かしにくさ」：慣性という新たな観点から身体の適応に関する理解を深めることを目的に「専門トレーニングに適応したヒトは力学的な動かしやすさ(慣性の小ささ)を損なわないように発達している」という仮説を定量的に検証する。
本研究の完成は障害リスクを下げながらパフォーマンスを高めるという身体能力を引き出すための理想的な身体に迫る知見が期待され、新たなトレーニング方略の視点を提示する。

研究実績の概要

昨年度に予定変更した通り、砲丸投競技者の測定を実施した。昨年報告した短距離競技者の下肢とは異なり、上肢筋群の力発揮が大きく要求される競技者において、基本的な上肢筋群の発達様相の研究が少ない。そのため、まずは上肢筋群の横断面積を砲丸投競技者と特定の競技に従事しない一般成人と比較することで、筋の発達様相を検証することとした。対象筋は、砲丸投競技に見られるような上肢の「押し動作」の主動筋である「大胸筋」「三角筋」「上腕三頭筋」「掌屈筋群」とした。その結果、全ての対象筋において絶対面積及び身体質量を用いて正規化された正規化面積の双方において砲丸投競技者で有意に発達していることが認められた。Sawilowsky (2009) の基準に基づいて群間差の効果量を検証すると、効果量が最も大きい"huge" と判定されたのは対象筋で最も近位部にある大胸筋と最も遠位部にある掌屈筋群の断面積であった。つまり、下肢で見られた「近位ほどよく発達し、遠位は大きくは発達しない」というこれまでの知見が上肢にはそのままは適用できず、競技者における発達の近位－遠位部位差が下肢に比べると上肢では小さいことが示唆された。本内容は国内学会で発表すると共に、国際誌に投稿した。
最終年度にかけて部位特異性と負荷特異性について検証する予定であったが、実験が想定より速いペースで進んでおり、砲丸投競技者に加えて既に長距離競技者の測定が進行している。現在、取得した長距離競技者のMRIデータの処理と慣性特性の算出を進めている。また、昨年度スケジュールの関係で取得できなかった長距離競技者の再スケジュール調整を現在進めている。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

砲丸投競技者だけでなく、長距離競技者の測定もかなりの部分が進行している。最終目的達成のための研究対象変更や国内外の研究動向を鑑みた上での解析方法の調整も含めて順調にデータ収集・解析が進み、成果が上がり始めている。さらに、昨年度投稿した成果はスポーツ医科学分野で権威ある学術誌 (Medicine & Science in Sports & Exercises) に掲載された。以上の測定・解析・成果発表から、おおむね順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

現在再スケジューリングを進めている残りの長距離競技者のデータ取得と進行中の慣性特性の解析を完了する。短距離競技者で得られた成果と比較することで形態的な適応の慣性特性という側面における負荷特異性の検証を完遂しする。
以上の最終年度の取り組みで得た知見を組み合わせ、人間がもつ形態的な可塑性における「動かしにくさ」の側面に関する一般的な知見の獲得を目指す。

研究成果

• [雑誌論文] The Lower Limbs of Sprinters Have Larger Relative Mass But Not Larger Normalized Moment of Inertia than Controls (2022)
  • 著者名/発表者名: Sado Natsuki、Ichinose Hoshizora、Kawakami Yasuo
  • 雑誌名: Medicine & Science in Sports & Exercise 巻: 55 号: 3 ページ: 590-600
  • DOI: 10.1249/mss.0000000000003064
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mechanical power flow from trunk and lower limb joint power to external horizontal power in the track and field block start (2022)
  • 著者名/発表者名: Sado Natsuki、Yoshioka Shinsuke、Fukashiro Senshi
  • 雑誌名: European Journal of Sport Science 巻: e-pub ahead of print 号: 9 ページ: 1903-1912
  • DOI: 10.1080/17461391.2022.2109067
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pelvic elevation induces vertical kinetic energy without losing horizontal energy during running single-leg jump for distance (2022)
  • 著者名/発表者名: Sado Natsuki、Yoshioka Shinsuke、Fukashiro Senshi
  • 雑誌名: European Journal of Sport Science 巻: e-pub ahead of print 号: 7 ページ: 1146-1154
  • DOI: 10.1080/17461391.2022.2070779
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-accuracy tennis players linearly adjust racket impact kinematics according to impact height during a two-handed backhand stroke (2022)
  • 著者名/発表者名: Zhang Sichao、Sado Natsuki、Fujii Norihisa
  • 雑誌名: Sports Biomechanics 巻: e-pub ahead of print ページ: 1-14
  • DOI: 10.1080/14763141.2022.2146529
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanical Linkage between Achilles Tendon and Plantar Fascia Accounts for Range of Motion of Human Ankle?Foot Complex (2022)
  • 著者名/発表者名: Shiotani Hiroto、Takahashi Katsuki、Honma Yuki、Tomari Kazuki、Hayashi Hidetaka、Sado Natsuki、Kawakami Yasuo
  • 雑誌名: Medicine & Science in Sports & Exercise 巻: 55 号: 1 ページ: 66-73
  • DOI: 10.1249/mss.0000000000003020
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Jumping is not just about height: Biosocial becomings as an integrative approach in understanding contextualized jump performance in Maasai society (2022)
  • 著者名/発表者名: Tian Xiaojie、Yanohara Yushi、Mwangi Francis M.、Sado Natsuki
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 17 号: 12 ページ: 1-14
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0278547
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Three‐dimensional architecture of human medial gastrocnemius fascicles in vivo: Regional variation and its dependence on muscle size (2022)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Katsuki、Shiotani Hiroto、Evangelidis Pavlos E.、Sado Natsuki、Kawakami Yasuo
  • 雑誌名: Journal of Anatomy 巻: 241 号: 6 ページ: 1324-1335
  • DOI: 10.1111/joa.13750
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Acquisition of mechanical energy directly contributing to sideward propulsion in sidestep cutting manoeuvre (2021)
  • 著者名/発表者名: Sado N,Yoshioka S, Fukashiro S
  • 雑誌名: Journal of Biomechanics 巻: 128 ページ: 110799-110799
  • DOI: 10.1016/j.jbiomech.2021.110799
  • 査読あり
• [雑誌論文] Curved Approach in High Jump Induces Greater Jumping Height without Greater Joint Kinetic Exertions than Straight Approach (2021)
  • 著者名/発表者名: Sado N,Yoshioka S, Fukashiro S
  • 雑誌名: Medicine & Science in Sports & Exercise 巻: 54 号: 1 ページ: 120-128
  • DOI: 10.1249/mss.0000000000002761
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characteristics of inhomogeneous lower extremity growth and development in early childhood: a cross-sectional study (2021)
  • 著者名/発表者名: Apibantaweesakul S, Omura S, Qi W, Shiotani H, Evangelidis P E, Sado N, Tanaka F, Kawakami Y
  • 雑誌名: BMC Pediatrics 巻: 21 号: 1
  • DOI: 10.1186/s12887-021-02998-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Track distance runners exhibit bilateral differences in the plantar fascia stiffness (2021)
  • 著者名/発表者名: Shiotani H,Yamashita R, Mizokuchi T, Sado N, Naito M, Kawakami Y
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 号: 1
  • DOI: 10.1038/s41598-021-88883-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ヒト全力移動運動における体幹の貢献 (2021)
  • 著者名/発表者名: 佐渡夏紀
  • 雑誌名: 体育の科学 巻: 71
• [学会発表] 砲丸投競技者における上肢及び上部体幹の筋形態特性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 橋本昇悟、藤森俊秀、大山卞圭悟、岡本嘉一、中島崇仁、佐渡夏紀
  • 学会等名: 第35回日本トレーニング科学会大会
• [学会発表] 内外側の大腿骨上顆vs. 膝関節裂隙: 膝関節ランドマークの検討 (2022)
  • 著者名/発表者名: 佐渡夏紀、久保田大智、富永天平、日高遼子、宮崎輝光、小池関也、藤井範久
  • 学会等名: 第28回日本バイオメカニクス学会大会
• [学会発表] 冗長自由度の実験的な削減は非利き腕ダーツ投げ課題の学習を遅延させる (2022)
  • 著者名/発表者名: 堆耕平、藤森俊秀、野中愛里、佐渡夏紀
  • 学会等名: 第28回日本バイオメカニクス学会大会
• [学会発表] 走高跳の踏切における動作の個人差を説明する要因としての身体的特徴 (2022)
  • 著者名/発表者名: 藤森俊秀、戸邉直人、佐渡夏紀
  • 学会等名: 第28回日本バイオメカニクス学会大会
• [学会発表] 筋収縮時の腓腹筋内側頭における筋束と腱膜の3次元動態 (2022)
  • 著者名/発表者名: 高橋克毅、塩谷彦人、佐渡夏紀、川上泰雄
  • 学会等名: 第28回日本バイオメカニクス学会大会
• [学会発表] Associations between exercise-induced flattening of foot arch and fatigue of extrinsic and intrinsic foot muscles (2022)
  • 著者名/発表者名: Shiotani H. Takahashi K. Tomari K. Honma Y. Hayashi H. Sado N. Kumai T. Kawakami Y.
  • 学会等名: 40th Congress of the International Society of Biomechanics in Sports
  • 国際学会
• [学会発表] Mechanical interactions between Achilles tendon and plantar fascia modulate passive mechanics of human ankle-foot complex in vivo. (2022)
  • 著者名/発表者名: Takahashi K. Shiotani H. Evangelidis P. E. Sado N. Kawakami Y.
  • 学会等名: 9th World Congress of Biomechanics
  • 国際学会
• [学会発表] Contractile and non-contractile tissues of the quadriceps femoris and hamstrings and their effects on age-related differences in specific torque (2022)
  • 著者名/発表者名: Ichinose H. Evangelidis P. E. Yamagishi T. Sado N. Shiotani H. Tanaka F. Shigenobu S. Kawakami Y.
  • 学会等名: 9th World Congress of Biomechanics
  • 国際学会
• [学会発表] Mechanical interactions between Achilles tendon and plantar fascia modulate passive mechanics of human ankle-foot complex in vivo (2022)
  • 著者名/発表者名: Shiotani H. Takahashi K. Honma Y. Tomari K. Hayashi H. Sado N. Kawakami Y.
  • 学会等名: 9th World Congress of Biomechanics
  • 国際学会
• [学会発表] Non-uniform distribution of muscle fascicle strains within human medial gastrocnemius during passive lengthening in vivo (2022)
  • 著者名/発表者名: Takahashi K. Shiotani H. Evangelidis P. E. Sado N. Kawakami Y.
  • 学会等名: 9th World Congress of Biomechanics
  • 国際学会
• [学会発表] World-elite performance in high jump cannot be predicted by the determinant of non-elite performance (2022)
  • 著者名/発表者名: Fujimori T. Sado N.
  • 学会等名: 9th World Congress of Biomechanics
  • 国際学会
• [学会発表] Judo Wrestlers Exhibit Shorter Response Latency to Unfamiliar Postural Disturbance: Insights into Plasticity of Postural Function in Humans (2022)
  • 著者名/発表者名: Sado N. Nonaka E. Miyazaki T. Kondo S.
  • 学会等名: 筑波大学体育系ヒューマン・ハイ・パフォーマンス先端研究センター (ARIHHP) 共同利用・共同研究拠点認定記念シンポジウムARIHHPフォーラム2022.
• [学会発表] Judo Wrestlers Exhibit Shorter Response Latency to Unfamiliar Postural Disturbance: Insights into Plasticity of Postural Function in Humans (2022)
  • 著者名/発表者名: Sado N, Nonaka E, Miyazaki T, Kondo S
  • 学会等名: ヒューマン・ハイ・パフォーマンス先端研究センター (ARIHHP) 共同利用・共同研究拠点認定記念シンポジウムARIHHPフォーラム2022
• [学会発表] 短距離競技者の下肢の質量比は大きいが正規化慣性モーメントは一般成人と同程度である (2021)
  • 著者名/発表者名: 佐渡夏紀, 一瀬星空, 川上泰雄
  • 学会等名: 日本バイオメカニクス学会第27回大会
• [学会発表] Plantar fascia stiffness is related to the foot arch deformability and performance in single-leg drop jump (2021)
  • 著者名/発表者名: Shiotani H., Sado N., Kurumisawa K., Saeki J., Kawakami Y.
  • 学会等名: 28th Congress of the International Society of Biomechanics
• [学会発表] Effects of amino acid mixture on functional and morphological properties of achilles tendon (2021)
  • 著者名/発表者名: Kawakami, Y, Shiotani, H, Otuska, S, Hui, L, Ichinose, H, Chi, Y, Kurumisawa, K, Yamada, Y, Shan, X, Saeki, J, Sado, N, Tanaka, F, Kumai, T, Nishitani, S, Takada, M, Toyoda, S, Uchida, H, Adachi, Y.
  • 学会等名: American College of Sports Medicine 68th Annual Meeting
• [学会発表] 走高跳選手はアキレス腱のコンプライアンスを保ちつつ大きな足関節底屈トルクを発揮できる (2021)
  • 著者名/発表者名: 藤森俊秀, 佐渡夏紀
  • 学会等名: 第34回日本トレーニング科学会大会
• [学会発表] 非利き腕ダーツ投げ課題における関節拘束による自由度の削減が運動学習に及ぼす影響. (2021)
  • 著者名/発表者名: 堆耕平, 藤森俊秀, 野中愛里, 佐渡夏紀
  • 学会等名: 第34回日本トレーニング科学会大会
• [学会発表] 牧畜民マサイの高跳びは高さ勝負のためなのか？ -学際的アプローチから再考する- (2021)
  • 著者名/発表者名: 田暁潔, 佐渡夏紀
  • 学会等名: 顔・身体学第8回領域会議