ヒト静止立位姿勢の関節間協調運動を創発する神経系の制御戦略

• 研究課題/領域番号: 26750147
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 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: 鈴木 康之 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (30631874)
• 研究協力者: 野村 泰伸 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 教授 ; 佐古田 三郎 国立病院機構刀根山病院, 院長 ; 清野 健 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 准教授 ; 遠藤 卓行 国立病院機構刀根山病院, 神経内科, 医師 ; 棚橋 貴夫 市立東大阪医療センター, 神経内科, 部長 ; 付 春江 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 研究員 ; 山本 智久 大阪大学, 大学院基礎工学研究科 ; 吉川 直也 大阪大学, 大学院基礎工学研究科 ; 森本 大樹 大阪大学, 大学院基礎工学研究科 ; 井上 拓弥 大阪大学, 大学院基礎工学研究科 ; 松田 和之 大阪大学, 大学院基礎工学研究科 ; 道本 健二郎 大阪大学, 大学院基礎工学研究科
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 姿勢制御 / 間欠制御 / パーキンソン病 / 姿勢動揺 / 間欠制御仮説 / サドル型不安定 / 関節間協調運動 / UnControlled Manifold

研究成果の概要

ヒトの静止立位姿勢は柔軟に維持されており，足および股関節をはじめとする身体関節は協調的に変動している．本研究では若年健常者の姿勢動揺計測実験を行い，その協調的な関節運動が身体に内在する機械力学的な特性を巧みに利用した制御によることを示した．また，健常高齢者とパーキンソン病患者の姿勢動揺計測実験を行い，静止立位時の身体の揺れ方から健常者とパーキンソン病患者を大別できること，パーキンソン病患者の立位姿勢の不安定化は健常者の柔軟な姿勢制御メカニズムの崩壊に起因する可能性があることを示した．

研究成果

• [国際共同研究] Istituto Italiano di Tecnologia(Italy)
• [国際共同研究] Carnegie Mellon University(米国)
• [雑誌論文] Intermittent feedback-control strategy for stabilizing inverted pendulum on manually controlled cart as analogy to human stick balancing (2016)
  • 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
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dynamic determinants of the uncontrolled manifold during human quiet stance (2016)
  • 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
  • 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] Universal and Individual Characteristics of Postural Sway during Quiet Stance in Healthy Young Adults (2015)
  • 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
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] An intermittent control model of flexible human gait using a stable manifold of saddle-type unstable limit cycle dynamics (2014)
  • 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
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Intermittency and loss of intermittency during human motor control in health and disease (2016)
  • 著者名/発表者名: Taishin Nomura, Yasuyuki Suzuki, Fu Chunjiang, and Ken Kiyono
  • 学会等名: 8th International Workshop on Biosignal Interpretation
  • 発表場所: International House (Osaka, Osaka, Japan)
  • 年月日: 2016-11-01
  • 国際学会
• [学会発表] Skin motion artifact in motion capturing of human bipedal gait: Characterization and influence on joint torque estimation (2016)
  • 著者名/発表者名: Takuya Inoue, Yasuyuki Suzuki, Ken Kiyono, and Taishin Nomura
  • 学会等名: 8th International Workshop on Biosignal Interpretation
  • 発表場所: International House (Osaka, Osaka, Japan)
  • 年月日: 2016-11-01
  • 国際学会
• [学会発表] Reinforcement learning for stabilizing an inverted pendulum naturally leads to intermittent feedback control as in human quiet standing (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenjiro Michimoto, Yasuyuki Suzuki, Ken Kiyono, Yasushi Kobayashi, Pietro Morasso, and Taishin Nomura
  • 学会等名: 38th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
  • 発表場所: Disney’s Contemporary Resort (Orland, Florida, USA)
  • 年月日: 2016-08-16
  • 国際学会
• [学会発表] The brain can mix different control strategies in a task-oriented and multi-referential manner: A simulation study (2016)
  • 著者名/発表者名: Pietro Morasso, Taishin Nomura, Yasuyuki Suzuki, and Jacopo Zenzeri
  • 学会等名: 38th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
  • 発表場所: Disney’s Contemporary Resort (Orland, Florida, USA)
  • 年月日: 2016-08-16
  • 国際学会
• [学会発表] Postural flexibility during quiet standing in healthy elderly and patients with Parkinson's disease (2016)
  • 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, and Taishin Nomura
  • 学会等名: 38th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
  • 発表場所: Disney’s Contemporary Resort (Orland, Florida, USA)
  • 年月日: 2016-08-16
  • 国際学会
• [学会発表] ヒト静止立位姿勢の神経制御と神経疾患によるその変容 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木康之，野村泰伸
  • 学会等名: 第55回 日本生体医工学会大会
  • 発表場所: 富山国際会議場（富山市，富山県，日本）
  • 年月日: 2016-04-26
  • 招待講演
• [学会発表] Intermittent Appearance of Saddle Type Dynamics During Human Stick Balancing on a Manually Controlled Cart (2015)
  • 著者名/発表者名: Naoya Yoshikawa, Yasuyuki Suzuki, Ken Kiyono, Taishin Nomura
  • 学会等名: 37th Annual International Conference of the IEEE EMBS
  • 発表場所: Milan, Italy
  • 年月日: 2015-08-25
  • 国際学会
• [学会発表] Non-Actively Controlled Double Inverted Pendulum-Like Dynamics Can Minimize Center of Mass Acceleration during Human Quiet Standing (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasuyuki Suzuki, Hiroki Morimoto, Ken Kiyono, Pietro Morasso, Taishin Nomura
  • 学会等名: 37th Annual International Conference of the IEEE EMBS
  • 発表場所: Milan, Italy
  • 年月日: 2015-08-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Stability and Flexibility During Human Motor Control (2015)
  • 著者名/発表者名: Taishin Nomura, Yasuyuki Suzuki, Chunjiang Fu, Naoya Yoshikawa, Ken Kiyono
  • 学会等名: The 5th International Conference on Cognitive Neurodynamics
  • 発表場所: Sanya, China
  • 年月日: 2015-06-03
  • 国際学会
• [学会発表] A Model of Gait Cycle Variability During Human Walking (2015)
  • 著者名/発表者名: Chunjian Fu, Yasuyuki Suzuki, Ken Kiyono, Taishin Nomura
  • 学会等名: The 5th International Conference on Cognitive Neurodynamics
  • 発表場所: Sanya, China
  • 年月日: 2015-06-03
  • 国際学会