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身体運動学習-身体運動制御の統一理論の構築・実証とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 23K20368
補助金の研究課題番号 20H04089 (2020-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2020-2023)
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
研究機関東京農工大学

研究代表者

瀧山 健  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40725933)

研究分担者 古屋 晋一  一般社団法人NeuroPiano(研究開発部), 研究開発部, シニアリサーチャー (20509690)
進矢 正宏  広島大学, 人間社会科学研究科(総), 准教授 (90733452)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 採択後辞退 (2024年度)
配分額 *注記
18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)
2024年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2020年度: 12,480千円 (直接経費: 9,600千円、間接経費: 2,880千円)
キーワード身体運動科学 / 運動制御 / 運動学習 / 筋シナジー / 野球 / 投球動作 / 身体運動学習 / 身体運動制御 / 数理モデル / 機械学習 / 音楽演奏 / スポーツ
研究開始時の研究の概要

巧みな身体動作を実現する運動指令の生成(運動制御)、動作の正確性を改善する運動指令の修正(運動学習)、これらの運動制御と運動学習が協調することにより、多様な環境における自在な身体運動が生み出されている。しかしながら、運動学習と運動制御は独立に検証されることが多く、その協調様式は明らかでない。本研究では、運動制御と運動学習を統一的に理解する理論的枠組みの提案、そして提案する枠組みに基づくトレーニングの特性の理解を目的とする。

研究実績の概要

冗長性を有する歩行動作において、特徴的な低次元成分の抽出方法を義足装着者の動作データへと適用した。本研究計画において、代表者は以前に、歩行動作における身体重心が描く曲線がリサージュ曲線でフィッティングでき、歩行速度ならびに歩行走行での切り替えにおける変化が明確に定量化できることを示している(Takiyama+, 2020, J Biomech)。しかしながら、通常のリサージュ曲線は対称に近い身体重心軌道のみしかフィッティングできずない問題点があり、義足装着者のように歩行動作そのものに非対称性を有する場合に定量化する方法が明らかでなかった。今年度は、フーリエ級数展開を利用して、義足装着者を対象にしたオープンデータを元に、歩行速度に依存した非対称なリサージュ曲線の変調様式を明らかにした(Takiyama+, 2024, Front Act Liv Sports)。

さらに、歩行研究は非常に数多く行われているものの、妥当な統計解析手法が適用されていないという問題点が存在する。特に、少ない歩数ならびに少ない被験者数にて解析が行われるケースが散見され、代表者ならびに分担者はパワーアナリシスに基づき、この問題の解決に挑んだ。具体的には、様々な被験者数ならびに歩数、様々なグループ間・条件間での違いを想定しシミュレーションを行い、妥当な検出力に達するサンプル数の導出を試みた(Shinya & Takiyama, 2024, J Biomech)。

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 2件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (9件) (うち招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Toronto Rehabilitation Institute(カナダ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] New York University(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Speed-dependent modulations of asymmetric center of body mass trajectory in the gait of above-knee amputee subjects2024

    • 著者名/発表者名
      Takiyama Ken、Yokoyama Hikaru
    • 雑誌名

      Frontiers in Sports and Active Living

      巻: 5 ページ: 1304141-1304141

    • DOI

      10.3389/fspor.2023.1304141

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Guidelines for balancing the number of trials and the number of subjects to ensure the statistical power to detect variability ? Implication for gait studies2024

    • 著者名/発表者名
      Shinya Masahiro、Takiyama Ken
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanics

      巻: 165 ページ: 111995-111995

    • DOI

      10.1016/j.jbiomech.2024.111995

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Detecting task-relevant spatiotemporal modules and their relation to motor adaptation2022

    • 著者名/発表者名
      Inoue Masato、Furuki Daisuke、Takiyama Ken
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 17 号: 10 ページ: e0275820-e0275820

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0275820

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Impaired feedforward control of movements in pianists with focal dystonia2022

    • 著者名/発表者名
      Takiyama Ken、Mugikura Shuta、Furuya Shinichi
    • 雑誌名

      Frontiers in Neurology

      巻: 13 ページ: 983448-983448

    • DOI

      10.3389/fneur.2022.983448

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Transition between individually different and common features in skilled drumming movements2022

    • 著者名/発表者名
      Takiyama Ken, Hirashima Masaya, Fujii Shinya
    • 雑誌名

      Frontiers in Sports and Active Living

      巻: 4 ページ: 923180-923180

    • DOI

      10.3389/fspor.2022.923180

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effort-dependent effects on uniform and diverse muscle activity features in skilled pitching2021

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto T, Takiyama K, Miki T, Kobayashi H, Nasu D, Ijiri T, Kuwata M, Kashino M, Nakazawa K
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1038/s41598-021-87614-z

    • 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] Competition Rather Than Observation and Cooperation Facilitates Optimal Motor Planning2021

    • 著者名/発表者名
      Tanae Mamoru、Ota Keiji、Takiyama Ken
    • 雑誌名

      Frontiers in Sports and Active Living

      巻: 3 ページ: 637225-637225

    • DOI

      10.3389/fspor.2021.637225

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Speed- and mode-dependent modulation of the center of mass trajectory in human gaits as revealed by Lissajous curves2020

    • 著者名/発表者名
      Takiyama Ken、Yokoyama Hikaru、Kaneko Naotsugu、Nakazawa Kimitaka
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanics

      巻: 110 ページ: 109947-109947

    • DOI

      10.1016/j.jbiomech.2020.109947

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 統制した速度環境下における変形性膝関節症患者の歩行解析2024

    • 著者名/発表者名
      奥脇 一貴,久保田 圭祐,金村 尚彦,瀧山 健
    • 学会等名
      JSEK2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 歩行適応時の身体重心軌道に内在する方向依存的な変調と両側性の違い2023

    • 著者名/発表者名
      石田裕輝,横山光,金子直嗣,加藤辰弥, 石川慶一,中澤公孝,瀧山健
    • 学会等名
      日本神経回路学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Context-dependent modulations of low-dimensional neural manifolds in auditory decision-making task2023

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Uchiyama, Ken Takiyama, Kotaro Ishizu, Akihiro Funamizu
    • 学会等名
      日本神経回路学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] デュアルタスク歩行における軽度認知障害に関連する動作特徴2023

    • 著者名/発表者名
      片桐 亮人、山田 康智、新川 香、小林 正朋、根本 みゆき、太田 深秀、根本 清貴、新井 哲朗、瀧山 健
    • 学会等名
      SICE LE
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 身体運動に内在する低次元空間成分とその課題依存的変調2023

    • 著者名/発表者名
      瀧山健
    • 学会等名
      日本電気生理運動学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Transition between individually different and common features in skilled drumming movements2022

    • 著者名/発表者名
      Ken Takiyama, Masaya Hirashima, Shinya Fujii
    • 学会等名
      Motor Control 研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 熟練した投球における筋肉活動のエフォート依存変調2020

    • 著者名/発表者名
      橋本 翼、瀧山 健、三木 豪、小林 裕央、那須 大毅、井尻 哲也、桑田 真澄、柏野 牧夫、中澤 公孝
    • 学会等名
      第30回日本神経回路学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 課題関連時空間モジュールの抽出と運動適応への応用2020

    • 著者名/発表者名
      井上 真聡、古木 大裕、瀧山 健
    • 学会等名
      第30回日本神経回路学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 巧みな動作の達成に必要不可欠な身体動作の特徴と個人差の共存様式2020

    • 著者名/発表者名
      瀧山 健、平島 雅也、藤井 進也
    • 学会等名
      第30回日本神経回路学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 研究代表者のウェブサイト

    • URL

      https://sites.google.com/site/takiyama1106/

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] Motor Control and Learning Lab

    • URL

      https://sites.google.com/site/takiyama1106/home

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-12-25  

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