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固視微動および立位姿勢動揺とその神経症候に基づく姿勢保持の神経制御理論の再構築

研究課題

研究課題/領域番号 26242041
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生体医工学・生体材料学
研究機関大阪大学

研究代表者

野村 泰伸  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (50283734)

研究分担者 佐古田 三郎  独立行政法人国立病院機構刀根山病院(臨床研究部), その他部局等, 病院長 (00178625)
望月 秀樹  大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (90230044)
小林 康  大阪大学, 生命機能研究科, 准教授 (60311198)
清野 健  大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (40434071)
鈴木 康之  大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (30631874)
研究期間 (年度) 2014-06-27 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
44,720千円 (直接経費: 34,400千円、間接経費: 10,320千円)
2016年度: 12,870千円 (直接経費: 9,900千円、間接経費: 2,970千円)
2015年度: 12,870千円 (直接経費: 9,900千円、間接経費: 2,970千円)
2014年度: 18,980千円 (直接経費: 14,600千円、間接経費: 4,380千円)
キーワード運動制御 / 計算論的神経科学 / 姿勢制御 / 歩行 / 眼球運動 / 非線形制御 / ゆらぎ / パーキンソン病 / 生体医工学 / 生体生命情報学 / 生体シミュレーション / 生体運動制御 / 非線形システム / 生物・生体工学 / 生体計測 / システム生理学 / 間欠制御 / 姿勢動揺 / 固視微動 / 非ガウス性 / 拡散解析 / 臨界現象 / 生体ゆらぎ / 歩行リズム
研究成果の概要

本研究では、静止立位姿勢、定常二足歩行、および眼球姿勢の保持・安定化の神経メカニズム、およびパーキンソン病に起因する姿勢の不安定化のメカニズムを明らかにすることを目指した。具体的には、姿勢動揺、歩行周期変動、および固視微動に注目し、それらが長期相関性や非ガウス性などの特徴を持つ運動ゆらぎであることを示した。さらに、これらの運動ゆらぎを再現する神経・筋骨格系モデルを用いた構成論的解析を行った。その結果、脳神経系は制御対象の機械力学的不安定性を巧みに利用した間欠的制御により、姿勢を安定化していること、および制御の間欠性の欠如が、パーキンソン病患者における姿勢不安定化の一因であることを示唆できた。

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (44件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (16件) (うち国際共著 7件、 査読あり 16件、 オープンアクセス 8件、 謝辞記載あり 11件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 8件、 招待講演 6件) 図書 (1件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] Italian Institute of Technology(Italy)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Italian Institute of Technology/University of Genoa(Italy)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] North Carolina State University(米国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究]

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Dynamic determinants of the uncontrolled manifold during human quiet stance2016

    • 著者名/発表者名
      Yasuyuki Suzuki, Hiroki Morimoto, Ken Kiyono, Pietro G Morasso, Taishin Nomura
    • 雑誌名

      Frontiers in Human Neuroscience

      巻: 10 ページ: 618-618

    • DOI

      10.3389/fnhum.2016.00618

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Reinforcement learning for stabilizing an inverted pendulum naturally leads to intermittent feedback control as in human quiet standing2016

    • 著者名/発表者名
      Kenjiro Michimoto, Yasuyuki Suzuki, Ken Kiyono, Yasushi Kobayashi, Pietro Morasso, Taishin Nomura
    • 雑誌名

      Proceedings of the Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, EMBS 2016

      巻: - ページ: 37-40

    • DOI

      10.1109/embc.2016.7590634

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Postural flexibility during quiet standing in healthy elderly and patients with Parkinson's disease2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Matsuda, Yasuyuki Suzuki, Naoya Yoshikawa, Tomohisa Yamamoto, Ken Kiyono, Takao Tanahashi, Takuyuki Endo, Kei Fukada, Kunihiko Nomura, Saburo Sakoda, Taishin Nomura
    • 雑誌名

      Proceedings of the Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, EMBS 2016

      巻: - ページ: 29-32

    • DOI

      10.1109/embc.2016.7590632

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The brain can mix different control strategies in a task-oriented and multi-referential manner: A simulation study2016

    • 著者名/発表者名
      Pietro Morasso, Taishin Nomura, Yasuyuki Suzuki, Jacopo Zenzeri
    • 雑誌名

      Proceedings of the Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, EMBS 2016

      巻: - ページ: 9-12

    • DOI

      10.1109/embc.2016.7590627

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The pedunculopontine tegmental nucleus as a motor and cognitive interface between the cerebellum and basal ganglia2016

    • 著者名/発表者名
      Fumika Mori, Ken-ichi Okada, Taishin Nomura, Yasushi Kobayashi
    • 雑誌名

      Frontiers in Neuroanatomy

      巻: 10 ページ: 109-109

    • DOI

      10.3389/fnana.2016.00109

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Intermittent feedback-control strategy for stabilizing inverted pendulum on manually controlled cart as analogy to human stick balancing2016

    • 著者名/発表者名
      Naoya Yoshikawa, Yasuyuki Suzuki, Ken Kiyono, Taishin Nomura
    • 雑誌名

      Frontiers in computational neuroscience

      巻: 10 ページ: 3389-3389

    • DOI

      10.3389/fncom.2016.00034

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Stability and Flexibility During Human Motor Control2016

    • 著者名/発表者名
      Taishin Nomura, Yasuyuki Suzuki, Chunjiang Fu, Naoya Yoshikawa, Ken Kiyono, Maura Casadio, Pietro Morasso
    • 雑誌名

      Advances in Cognitive Neurodynamics (V)

      巻: 5 ページ: 67-73

    • DOI

      10.1007/978-981-10-0207-6_11

    • ISBN
      9789811002052, 9789811002076
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A Model of Gait Cycle Variability During Human Walking2016

    • 著者名/発表者名
      Chunjiang Fu, Yasuyuki Suzuki, Ken Kiyono, Taishin Nomura
    • 雑誌名

      Advances in Cognitive Neurodynamics (V)

      巻: 5 ページ: 79084-79084

    • DOI

      10.1007/978-981-10-0207-6_13

    • ISBN
      9789811002052, 9789811002076
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Universal and Individual Characteristics of Postural Sway during Quiet Stance in Healthy Young Adults2015

    • 著者名/発表者名
      Tomohisa Yamamoto, Charles E. Smith, Yasuyuki Suzuki, Ken Kiyono, Takao Tanahashi, Saburo Sakoda, Pietro Morasso, Taishin Nomura
    • 雑誌名

      Physiological Reports

      巻: 3 号: 3 ページ: e12329-e12329

    • DOI

      10.14814/phy2.12329

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Non-actively controlled double-inverted-pendulum-like dynamics can minimize center of mass acceleration during human quiet standing2015

    • 著者名/発表者名
      Y Suzuki, H Morimoto, K Kiyono, P Morasso, T Nomura
    • 雑誌名

      37th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society

      巻: 0 ページ: 1432-1435

    • DOI

      10.1109/embc.2015.7318638

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Intermittent appearances of saddle-type hyperbolic dynamics during human stick balancing on a manually controlled cart2015

    • 著者名/発表者名
      N Yoshikawa, Y Suzuki, K Kiyono, T Nomura
    • 雑誌名

      37th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society

      巻: 0 ページ: 3500-3053

    • DOI

      10.1109/embc.2015.7319147

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Gap Effect Abnormalities during a Visually Guided Pro-Saccade Task in Children with Attention Deficit Hyperactivity Disorder.2015

    • 著者名/発表者名
      Matsuo Y, Watanabe M, Taniike M, Mohri I, Kobashi S, Tachibana M, Kobayashi Y, Kitamura Y.
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 10 号: 5 ページ: 110-110

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0125573

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Rhythmic Firing of Pedunculopontine Tegmental Nucleus Neurons in Monkeys during Eye Movement Task.2015

    • 著者名/発表者名
      Okada KI, Kobayashi Y.
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 10(6):e0128147 号: 6 ページ: 110-110

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0128147

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 安定かつ柔軟なヒト直立姿勢の神経制御仮説2015

    • 著者名/発表者名
      野村泰伸,鈴木康之,清野健,付春江,吉川直也,佐古田三郎
    • 雑誌名

      バイオメカニズム学会誌

      巻: 39 ページ: 185-195

    • NAID

      130005145371

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] An intermittent control model of flexible human gait using a stable manifold of saddle-type unstable limit cycle dynamics2014

    • 著者名/発表者名
      Chunjiang Fu, Yasuyuki Suzuki, Ken Kiyono, Pietro Morasso, Taishin Nomura
    • 雑誌名

      Journal of The Royal Society Interface

      巻: 11 号: 101 ページ: 20140958-20140958

    • DOI

      10.1098/rsif.2014.0958

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Stabilization strategies for unstable dynamics2014

    • 著者名/発表者名
      Pietro Morasso, Maura Casadio, Dalia De Santis, Taishin Nomura, Francesco Rea, Jacopo Zenzeri
    • 雑誌名

      Journal of Electromyography and Kinesiology

      巻: 24 号: 6 ページ: 803-814

    • DOI

      10.1016/j.jelekin.2014.10.006

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] ヒト立位姿勢・歩行・スティックバランス制御系の運動揺らぎに見られる臨界的挙動の数理モデル化2016

    • 著者名/発表者名
      野村泰伸
    • 学会等名
      計測自動制御学会ライフエンジニアリング部門シンポジウム2016
    • 発表場所
      大阪国際交流センター(大阪府・大阪市)
    • 年月日
      2016-11-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] An intermittent feedback controller for stabilizing human upright posture can be acquired through reinforcement learning2016

    • 著者名/発表者名
      Kenjiro Michimoto, Yasuyuki Suzuki, Ken Kiyono, Taishin Nomura
    • 学会等名
      計測自動制御学会ライフエンジニアリング部門シンポジウム2016
    • 発表場所
      大阪国際交流センター(大阪府・大阪市)
    • 年月日
      2016-11-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Intermittency and loss of intermittency during human motor control in health and disease2016

    • 著者名/発表者名
      Taishin Nomura, Yasuyuki Suzuki, Fu Chunjiang, Ken Kiyono
    • 学会等名
      8th International Workshop on Biosignal Interpretation
    • 発表場所
      大阪国際交流センター(大阪府・大阪市)
    • 年月日
      2016-11-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Skin motion artifact in motion capturing of human bipedal gait: Characterization and influence on joint torque estimation2016

    • 著者名/発表者名
      Takuya Inoue, Yasuyuki Suzuki, Ken Kiyono, Taishin Nomura
    • 学会等名
      8th International Workshop on Biosignal Interpretation
    • 発表場所
      大阪国際交流センター(大阪府・大阪市)
    • 年月日
      2016-11-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A novel characterization of fixational eye movements2016

    • 著者名/発表者名
      Hajime Tanaka, Yasuyuki Suzuki, Ken Kiyono, Taishin Nomura
    • 学会等名
      生体医工学シンポジウム2016
    • 発表場所
      旭川市大雪クリスタルホール国際会議場(北海道・旭川市)
    • 年月日
      2016-09-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Reinforcement learning for stabilizing an inverted pendulum naturally leads to intermittent feedback control as in human quiet standing2016

    • 著者名/発表者名
      Kenjiro Michimoto, Yasuyuki Suzuki, Ken Kiyono, Yasushi Kobayashi, Pietro Morasso, Taishin Nomura
    • 学会等名
      38th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, EMBC 2016
    • 発表場所
      Disney's Contemporary Resort (Orlando, USA)
    • 年月日
      2016-08-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Postural flexibility during quiet standing in healthy elderly and patients with Parkinson's disease2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Matsuda, Yasuyuki Suzuki, Naoya Yoshikawa, Tomohisa Yamamoto, Ken Kiyono, Takao Tanahashi, Takuyuki Endo, Kei Fukada, Kunihiko Nomura, Saburo Sakoda, Taishin Nomura
    • 学会等名
      38th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, EMBC 2016
    • 発表場所
      Disney's Contemporary Resort (Orlando, USA)
    • 年月日
      2016-08-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Modeling long-range correlated movement variability during bipedal standing and walking using an intermittent delayed feedback controller2015

    • 著者名/発表者名
      Taishin Nomura
    • 学会等名
      数学協働プログラム ゆらぎと遅れを含む力学の数理と応用2
    • 発表場所
      名古屋大学大学院多元数理科学研究科(名古屋市)
    • 年月日
      2015-12-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 立位歩行運動におけるoptimal motor variability2015

    • 著者名/発表者名
      野村泰伸
    • 学会等名
      日本めまい平衡医学会総会・学術講演会
    • 発表場所
      長良川国際会議場(岐阜市)
    • 年月日
      2015-11-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Analysis of eye movements after repetitive transcranial magnetic stimulation on behaving monkeys2015

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Okada, Yasushi Kobayashi
    • 学会等名
      Society for Neuroscience 45th Annual meeting
    • 発表場所
      Hyatt Regency Chicago, USA
    • 年月日
      2015-10-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ヒト静止立位と二足歩行の運動揺らぎと間欠制御モデル2015

    • 著者名/発表者名
      野村泰伸
    • 学会等名
      共同利用・共同研究拠点 MIMS 現象数理学拠点 共同研究集会
    • 発表場所
      明治大学(東京都)
    • 年月日
      2015-10-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Non-actively controlled double-inverted-pendulum-like dynamics can minimize center of mass acceleration during human quiet standing2015

    • 著者名/発表者名
      Y Suzuki, H Morimoto, K Kiyono, P Morasso, T Nomura
    • 学会等名
      37th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • 発表場所
      Milano Conference Center, Milan, Italy
    • 年月日
      2015-08-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] サル繰り返し経頭蓋磁気刺激の眼球運動への影響2015

    • 著者名/発表者名
      小林康,岡田研一
    • 学会等名
      日本神経科学学会
    • 発表場所
      神戸国際会議場(神戸市)
    • 年月日
      2015-07-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 多発性硬化症患者における注視時微小眼球運動の解析2015

    • 著者名/発表者名
      船本万里,浜咲雄太,浅原舜平,田中文哲,岡田研一,小林康,Alla Sridhar,MacAskill Michael,Mason Deborah,Anderson Tim,渡邊雅之
    • 学会等名
      日本神経科学学会
    • 発表場所
      神戸国際会議場(神戸市)
    • 年月日
      2015-07-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] パーキンソン病患者における注視時微小眼球運動の解析2015

    • 著者名/発表者名
      浜咲雄太,船本万里,浅原舜平,田中文哲,岡田研一,小林康,Michael MacAskill,Leslie Livingston,Tim Anderson,渡邊 雅之
    • 学会等名
      日本神経科学学会
    • 発表場所
      神戸国際会議場(神戸市)
    • 年月日
      2015-07-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Stability vs variability of human bipedal standing and walking2015

    • 著者名/発表者名
      Taishin Nomura
    • 学会等名
      24th Annual Computational Neuroscience Meeting
    • 発表場所
      University of Economics, Prague, Czech Republic
    • 年月日
      2015-07-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Stability and Flexibility During Human Motor Control2015

    • 著者名/発表者名
      Taishin Nomura
    • 学会等名
      5th International Conference on Cognitive Neurodynamics
    • 発表場所
      The hotel The Palm Beach Resort & Spa, Sanya, Hainan Province, China
    • 年月日
      2015-06-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Stability versus flexibility in the human motor control2014

    • 著者名/発表者名
      Taishin Nomura
    • 学会等名
      The Eleventh Neural Coding Workshop
    • 発表場所
      Research Centre of the National Institute for Agricultural Research (Institut National de la Recherche Agronomique)
    • 年月日
      2014-10-06 – 2014-10-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] An intermittent control model during human stance and gait2014

    • 著者名/発表者名
      野村泰伸
    • 学会等名
      計測自動制御学会ライフエンジニアリング部門シンポジウム2014
    • 発表場所
      金沢大鶴間キャンパス
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 静止立位時における足関節と股関節の協調運動とUCMの関係2014

    • 著者名/発表者名
      森本大樹,鈴木康之,清野健,野村泰伸
    • 学会等名
      モーターコントロール研究会
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2014-08-07 – 2014-08-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] スティックバランス課題の運動スキル評価2014

    • 著者名/発表者名
      吉川直也,鈴木康之,清野健,野村泰伸
    • 学会等名
      モーターコントロール研究会
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2014-08-07 – 2014-08-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 若年健常者の静止立位時重心動揺の普遍性と個人特異性2014

    • 著者名/発表者名
      山本智久,C.E. Smith,鈴木康之,清野健,野村泰伸
    • 学会等名
      モーターコントロール研究会
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2014-08-07 – 2014-08-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [図書] スポーツと脳: 脳を知る・創る・守る・育む162015

    • 著者名/発表者名
      津本忠治, 室伏広治, 森 郁恵, 野村泰伸, 水澤英洋, 下郡智美, 宮下保司
    • 総ページ数
      170
    • 出版者
      クバプロ
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] 8th International Workshop on Biosignal Interpretation2016

    • 発表場所
      大阪国際交流センター
    • 年月日
      2016-11-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2014-11-20   更新日: 2022-02-02  

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