筋の協同発揮に基づくヒトの起立から歩行へ遷移する運動メカニズムの解明

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15K20956
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 安 ち 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任助教 (70747873)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 筋シナジー / 起立動作 / 歩行動作

研究実績の概要

ヒトは自身の身体に付着した冗長な自由度である筋を適切に制御して，複雑に見える運動を実現している．その中でも研究代表者の先行研究では起立動作においては筋シナジーと呼ばれる協調した筋の活動が4つ存在することが知られている．一方で他の先行研究ではヒトの歩行動作においては5つの筋シナジーが存在することが知られており，それらのモジュールを活動させることで環境に対して適応的に運動を実現する．しかしながら日常生活において，ヒトは単一の動作だけではなく，複数の動作を巧みに遷移することで複雑な運動を実現している．特に起立動作は日常生活の起点となる重要な動作である一方でそれ単体で活動することはなく，その後に歩行動作などの空間を移動する動作を伴う．本研究ではこの起立から歩行へと遷移する動作を対象にヒトがどのようにして筋を協調しているか解明することを目的とし，特に筋シナジーに着目した研究を行った．
その際には起立から歩行へと遷移する運動を実際に計測することができるシステムを構築し，健常若年者や高齢者において運動の計測を行った．その結果起立から歩行へと遷移する動作においても，起立動作における4つの筋シナジーと歩行動作における5つの筋シナジーから説明することができることが新たに解明された．また特に高齢者は若年者に比べて重心を前に移動させてから立ち上がることが分かり，離床時に活動する筋シナジー2が大きく異なることが分かった．

研究成果

• [雑誌論文] Muscle Synergy Structure using Different Strategies in Human Standing-up Motion (2017)
  • 著者名/発表者名: Ningjia Yang, Qi An, Hiroshi Yamakawa, Yusuke Tamura, Atsushi Yamashita and Hajime Asama
  • 雑誌名: Advanced Robotics 巻: 31 ページ: 40-54
  • DOI: 10.3389/10.1080/01691864.2016.1238781
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Gait Analysis of Patients with Knee Osteoarthritis by Using Elevation Angle: Conrmation of the Planar Law and Analysis of Angular Difference in the Approximate Plane (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuki Ishikawa, Qi An, Junki Nakagawa, Hiroyuki Oka, Tetsuro Yasui, Michio Tojima, Haruhi Inokuchi, Nobuhiko Haga, Hiroshi Yamakawa, Yusuke Tamura, Atsushi Yamashita and Hajime Asama
  • 雑誌名: Advanced Robotics 巻: 31 ページ: 68-79
  • DOI: 10.3389/10.1080/01691864.2016.1229217
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] カロリックテストを用いた前庭感覚が起立動作の筋シナジーに与える影響の解明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉田 和憲, Qi An, 四津 有人, 千葉 龍介, 高草木 薫, 山川 博司, 田村 雄介, 山下 淳, 淺間 一
  • 学会等名: 第22回ロボティクスシンポジア
  • 発表場所: 磯部ガーデン（安中市，群馬）
  • 年月日: 2017-03-15 – 2017-03-16
• [学会発表] 前庭感覚と視覚が起立動作の筋シナジーに与える影響の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉田 和憲, 安 琪, 四津 有人, 千葉 龍介, 高草木 薫, 山川 博司, 田村 雄介, 山下 淳, 淺間 一
  • 学会等名: 第26回ライフサポート学会フロンティア講演会
  • 発表場所: 芝浦工業大学（江東区，東京）
  • 年月日: 2017-03-10 – 2017-03-11
• [学会発表] 若年者と高齢者の起立から歩行へ遷移する動作における運動学的解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: Qi An, 山川 博司, 山下 淳, 淺間 一
  • 学会等名: 第29回自律分散システム・シンポジウム
  • 発表場所: 調布クレストンホテル（調布市，東京）
  • 年月日: 2017-01-30 – 2017-01-30
• [学会発表] Different Temporal Structure of Muscle Synergy between Sit-to-Walk and Sit-to-Stand Motions in Human Standing Leg (2016)
  • 著者名/発表者名: Qi An, Hiroshi Yamakawa, Atsushi Yamashita and Hajime Asama
  • 学会等名: Proceedings of the 3rd International Conference on NeuroRehabilitation (ICNR2016)
  • 発表場所: Segovia, Spain
  • 年月日: 2016-10-18 – 2016-10-21
  • 国際学会
• [学会発表] 起立動作において視覚情報の有無が 下肢の筋シナジーに与える影響の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉田 和憲, 安 琪, 石川 雄己, 山川 博司, 田村 雄介, 山下 淳, 淺間 一
  • 学会等名: 第34回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学（山形市，山形）
  • 年月日: 2016-09-07 – 2016-09-09
• [学会発表] Auxiliary System to Identify Patterns of Patients with Hemiplegia for Transferring Skill of Rehabilitation with Walking Assist Robot (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuki Ishikawa, Qi An, Wen Wen, Shu Ishiguro, Koji Ohata, Hiroshi Yamakawa, Yusuke Tamura, Atsushi Yamashita and Hajime Asama
  • 学会等名: Proceedings of the 4th International Conference on Serviceology (ICServ2016)
  • 発表場所: 芝浦工業大学（江東区，東京）
  • 年月日: 2016-09-06 – 2016-09-08
  • 国際学会
• [学会発表] Temporal Structure of Muscle Synergy of Human Stepping Leg During Sit-to-Walk Motion (2016)
  • 著者名/発表者名: Qi An, Hiroshi Yamakawa, Atsushi Yamashita and Hajime Asama
  • 学会等名: 14th International Conference on Intelligent Autonomous Systems (IAS-14)
  • 発表場所: Shanghai, China
  • 年月日: 2016-07-03 – 2016-07-07
  • 国際学会
• [学会発表] Muscle Synergy Analysis in Human Standing-up Motion Using Different Strategie (2016)
  • 著者名/発表者名: Ningjia Yang, Qi An, Hiroshi Yamakawa, Yusuke Tamura, Atsushi Yamashita and Hajime Asama
  • 学会等名: Proceedings of the 1st International Symposium on Embodied-Brain Systems Science (EmboSS2016)
  • 発表場所: 伊藤謝恩ホール（文京区，東京）
  • 年月日: 2016-05-08 – 2016-05-09
  • 国際学会