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: 完了 (2023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

本研究では、身体の力学的な動かしにくさ：慣性という側面から競技者の身体の特徴を検討することで、ヒト身体が持つ適応能力に関する理解を深めることを目的とした。研究対象者は1.男子短距離競技者、2.男子砲丸投競技者、3.男子長距離競技者であった。また、それぞれの特徴を検討するために2年以上特定の競技種目に従事していない一般健常成人男性のデータを対照群として測定した。これらの対象者でMRI画像を取得した。
短距離競技者は、一般健常成人と比べて、身体質量全体に対する下肢の質量比は大きいが身体質量と下肢長で正規化された股関節まわりの慣性モーメント (つまり体格の影響を除外した力学的な下肢のふりにくさ) に差は見られなかった。また、長距離競技者では同程度の身長および下肢長を持つ一般成人と比較して下肢の慣性モーメントは有意に小さいもののその差は下肢の質量差に対して小さいものであった。短距離競技者と長距離競技者の結果から、筋 (一般成人→短距離競技者) であれ脂肪 (長距離競技者→一般成人) であれ、下肢の質量増大は近位に集中すると考えられる。このことは、トレーニングによって移動運動をより経済的にするという観点で質量の小ささほどに下肢を振りやすくできるわけではなく、むしろ「ヒト全般で」質量の増大が移動運動における下肢の振りやすさを損なわないことに有利に働いていることが示唆された。
砲丸投競技者では、一般健常成人と比べて、体幹・上肢で分析対象とした筋が発達しており、特に近位の大胸筋と遠位の掌屈筋群の差が大きかった。つまり、近位ほど競技者で筋が発達しているという部位差は下肢のみで見られ上肢では異なっており、「最大出力を高めるような身体的な適応が慣性の側面から身体を動かしにくくしない」という上記の利点は、下肢に特異的なものであることが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Discrepancy between ‘contributing to’ and ‘sharing variance with’ the effective energy for height in high jump (2024)
  • 著者名/発表者名: Sado Natsuki、Fujimori Toshihide、Tobe Naoto
  • 雑誌名: Journal of Sports Sciences 巻: 42 号: 5 ページ: 425-433
  • DOI: 10.1080/02640414.2024.2335086
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hip and lumbosacral joint centre locations in asian population: Biases produced by existing regression equations and development of new equations (2024)
  • 著者名/発表者名: Sado Natsuki、Edagawa Takeshi、Fujimori Toshihide、Hashimoto Shogo、Okamoto Yoshikazu、Nakajima Takahito
  • 雑誌名: Journal of Biomechanics 巻: 162 ページ: 111866-111866
  • DOI: 10.1016/j.jbiomech.2023.111866
  • 査読あり
• [雑誌論文] Judokas Exhibit Short Response Latency Even to Non-Judo-Specific External Perturbation: Insights Into the Involuntary Postural Control Ability in Humans (2023)
  • 著者名/発表者名: Sado Natsuki、Fujii Norihisa、Nonaka Eri、Miyazaki Terumitsu
  • 雑誌名: Motor Control 巻: 27 号: 4 ページ: 818-829
  • DOI: 10.1123/mc.2023-0026
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distal muscle cross-sectional area is correlated with shot put performance (2023)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto Shogo、Fujimori Toshihide、Ohyama-Byun Keigo、Okamoto Yoshikazu、Nakajima Takahito、Sado Natsuki
  • 雑誌名: Journal of Biomechanics 巻: 160 ページ: 111819-111819
  • DOI: 10.1016/j.jbiomech.2023.111819
  • 査読あり
• [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] The largest segmental components of energy directly contributing to height do not explain the variance of its total in the high jump. (2023)
  • 著者名/発表者名: Sado N. Fujimori T. Tobe N.
  • 学会等名: The 29th Congress of International Society of Biomechanics / Japanese Society of Biomechanics Fukuoka University Japan 2023-8.
  • 国際学会
• [学会発表] Performance strategy in the high jump varies between individuals: mechanical work exertion vs. energy conversion. (2023)
  • 著者名/発表者名: Fujimori T. Tobe N. Sado N.
  • 学会等名: The 29th Congress of International Society of Biomechanics / Japanese Society of Biomechanics Fukuoka University Japan 2023-8.
  • 国際学会
• [学会発表] Unique mass distribution in the lower limbs of distance runners and its effect on moment of inertia. (2023)
  • 著者名/発表者名: Edagawa T. Fujimori T. Hashimoto S. Okamoto Y. Nakajima T. Sado N.
  • 学会等名: The 29th Congress of International Society of Biomechanics / Japanese Society of Biomechanics Fukuoka University Japan 2023-8.
  • 国際学会
• [学会発表] Pectoralis major and deltoid muscularity in shot putters: Reversal of whether cross-sectional area or volume is related to performance (2023)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto S. Fujimori T. Edagawa T. Ohyama-Byun K. Okamoto Y. Nakajima T. Sado N.
  • 学会等名: The 29th Congress of International Society of Biomechanics / Japanese Society of Biomechanics Fukuoka University Japan 2023-8.
  • 国際学会
• [学会発表] Mass-spring characteristics explain the temporal step parameters but are not specific to individuals across phases in accelerated sprinting. (2023)
  • 著者名/発表者名: Tatsumi A. Fujimori T. Edagawa T. Sado N.
  • 学会等名: The 29th Congress of International Society of Biomechanics / Japanese Society of Biomechanics Fukuoka University Japan 2023-8.
  • 国際学会
• [学会発表] Hip and lumbosacral joint centre locations in Asian population: biases by existing regressions and development of new methods. (2023)
  • 著者名/発表者名: Sado N. Edagawa T. Fujimori T. Hashimoto S. Okamoto Y. Nakajima T.
  • 学会等名: The 41st International Society of Biomechanics in Sports Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Inter-joint differences exist in kinetic demand for performance in high jump (2023)
  • 著者名/発表者名: Fujimori T. Tobe N. Sado N.
  • 学会等名: The 41st International Society of Biomechanics in Sports Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Three-dimensional developmental aspects of the pectoralis major and deltoid muscles in shot putters. (2023)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto S. Fujimori T. Edagawa T. Ohyama-Byun K. Okamoto Y. Nakajima T. Sado N.
  • 学会等名: The 28th Annual Congress of the European College of Sport Science
  • 国際学会
• [学会発表] Lower-limb moment of inertia in the anatomical position does not explain the inter-individual variation in O2 cost in trained endurance runners. (2023)
  • 著者名/発表者名: Edagawa T. Fujimori T. Akutsu K. Hashimoto S. Fujii N. Okamoto Y. Nakajima T. Sado N.
  • 学会等名: The 28th Annual Congress of the European College of Sport Science
  • 国際学会
• [学会発表] アキレス腱剛性が100m走の加速疾走局面における下肢ばね剛性および時空間変数へ及ぼす影響 (2023)
  • 著者名/発表者名: 辰巳新、藤森俊秀、枝川岳史、佐渡夏紀
  • 学会等名: 第36回日本トレーニング科学会大会
• [学会発表] 走速度増大に伴う腰椎の姿勢変化の不均一性 (2023)
  • 著者名/発表者名: 富永天平、佐渡夏紀
  • 学会等名: 第36回日本トレーニング科学会大会
• [学会発表] 長距離走者で遠位の除脂肪重量が下肢慣性モーメントと強く関係する (2023)
  • 著者名/発表者名: 枝川岳史、藤森俊秀、橋本 昇悟、岡本 嘉一、中島 崇仁、佐渡 夏紀
  • 学会等名: 第36回日本トレーニング科学会大会
• [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