| 研究課題/領域番号 |
15KT0015
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
青井 伸也 京都大学, 工学研究科, 講師 (60432366)
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| 研究分担者 |
柳原 大 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (90252725)
中陦 克己 岩手医科大学, 医学部, 教授 (60270485)
舩戸 徹郎 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (40512869)
荻原 直道 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (70324605)
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| 研究期間 (年度) |
2015-07-10 – 2020-03-31
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| キーワード | シナジー / 運動制御 / 神経筋骨格モデル / ラット / 左右分離型トレッドミル / 歩行 / 走行 / 転倒 |
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| 研究実績の概要 |
平成30年度も昨年度に引き続いて、ヒトやサル、ラットなどの歩行計測を行い、計測したデータの解析や神経筋骨格系の数理モデルを用いた動力学解析から、それぞれの歩行運動に内在するシナジー構造やその形成メカニズムの解明を目指した。特に、筋シナジーに基づく脳神経系の制御モデルとヒトの筋骨格モデルを統合した動力学シミュレーションを実施してヒトの計測結果と比較した結果、運動制御における少数の制御パラメータを変えるだけで、歩くことも走ることもできることを数理的に明らかにした。この成果はScientific Reportsに採択され、プレスリリースを行いその成果を公表した。
また、左右に分離された二つのベルトを持つ特殊なトレッドミル上を後肢で歩行するラットを対象に、筋シナジーに基づく脳神経系の制御モデルとラットの筋骨格モデルを統合した動力学シミュレーションを実施し、シミュレーション結果をラットの計測結果と比較した。その結果、感覚情報に基づいて筋シナジーを制御することで、左右のベルト速度の変化に対して適応的な歩行を実現できることを明らかにした。この成果もScientific Reportsに採択された。
さらに、同じ速度領域でヒトの歩行と走行が共存するメカニズムを理解するために、ハイブリッドな力学系を有するシンプルな数理モデルを用いて解析した。現在、歩行と走行、そして転倒の形成原理が、ハイブリッド特有の数理構造より説明できることが明らかになりつつある。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
交付申請書に記載した研究実施計画のように、ヒトやサル、ラットなど様々な動物の歩行における低次元シナジー構造の解析から、その特徴が明らかになりつつあり、シンプルモデルを用いた力学系の解析など数理的手法より、歩行の支配原理が明らかになりつつあるため。
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| 今後の研究の推進方策 |
歩行と走行、そして転倒の形成原理を説明するハイブリッド特有の数理構造を明らかにしつつ、これまでの成果を取りまとめ、学会発表や学術論文として発表していく。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
歩行と走行、そして転倒の形成原理を説明するハイブリッド特有の数理構造を明らかにし、その成果を取りまとめて発表するために必要な経費を繰り越しており、この目的のために用いる予定である。
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