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2018 年度 実績報告書

初期人類二足歩行運動の生体力学的復元

研究課題

研究課題/領域番号 17H01452
研究機関東京大学

研究代表者

荻原 直道  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (70324605)

研究分担者 中務 真人  京都大学, 理学研究科, 教授 (00227828)
諏訪 元  東京大学, 総合研究博物館, 教授 (50206596)
平崎 鋭矢  京都大学, 霊長類研究所, 准教授 (70252567)
名倉 武雄  慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 特任教授 (90306746)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード生体機構 / シミュレーション / 筋骨格モデル / 猿人
研究実績の概要

初期人類の解剖学的筋骨格モデルの構築を継続し、そのモデルをほぼ完成させた。具体的には、アウストラロピテクス・アファレンシスの全身骨格 AL288-1(通称Lucy)のキャストの 3 次元形状データに基づいて、初期人類の解剖学的に精密な 3 次元全身筋骨格モデルを構築した。ヒト、チンパンジー、および他の初期人類化石の骨形状データを、土圧による塑性変形成分を除去しつつ、アウストラロピテクス化石の 3 次元形状データに合うように形状変形させることで、各骨形状の復元を行った。これにより欠損の補間も可能となった。そして先行研究による復元結果も活用して、全身復元骨格を完成させた。骨格系は関節で節分けした直鎖型剛体リンクとしてモデル化した。筋の付着位置や大きさは、ヒトやチンパンジーなどの現生種の形状よりおおよその範囲を推定し、一通りの復元を完成させた。
また、二足歩行・走行するニホンザルの身体運動を、床反力計とモーションキャプチャシステムを用いて計測した結果を分析した。grounded runningがヒトの二足歩行では消失している要因を明らかにすることが、初期人類の二足歩行を復元する上で重要な鍵となることが明らかとなった。
さらに、初期人類の関節受動弾性特性を推定するために必要な、関節可動特性計測の実験系を確立させた。また、単純力学モデルによる歩行のダイナミクス解析を継続し、超音波エラストグラフィに基づく下肢筋の受動弾性特性の分析と、ヒト二足歩行の運動学的分析の準備を開始した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

歩行実験に必要な底床型トレッドミルのの仕様・設計検討の過程で、当初の予測に反し、モーターの定格を大きくする必要が生じ、要求仕様を満たす機構の設計が困難であることが明らかとなった。そのため、根本的に機構の設計を見直す必要が生じ、それに伴い装置の納品に遅れが生じたため。

今後の研究の推進方策

初期人類の解剖学的筋骨格モデルを用いて、歩行の復元に取り組む。またそれに必要な関節可動特性計測の計測を行う。さらに、歩行の単純力学モデルに基づいて、初期人類の二足歩行・走行中の重心・体幹運動のマクロ挙動のパターンを網羅的に推定する。特に、ヒトは通常行わないが霊長類二足歩行で広く観察されるgrounded running(両脚支持期があるが力学的には走行となる移動様式)を初期人類が行っていた可能性について精査する。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2018

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Multivariate analysis of variations in intrinsic foot musculature among hominoids2018

    • 著者名/発表者名
      Oishi Motoharu、Ogihara Naomichi、Shimizu Daisuke、Kikuchi Yasuhiro、Endo Hideki、Une Yumi、Soeta Satoshi、Amasaki Hajime、Ichihara Nobutsune
    • 雑誌名

      Journal of Anatomy

      巻: 232 ページ: 812~823

    • DOI

      10.1111/joa.12780

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantification of vertical free moment induced by the human foot?ankle complex during axial loading2018

    • 著者名/発表者名
      Seki Hiroyuki、Nagura Takeo、Suda Yasunori、Ogihara Naomichi、Ito Kohta、Niki Yasuo、Matsumoto Morio、Nakamura Masaya
    • 雑誌名

      Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part H: Journal of Engineering in Medicine

      巻: 232 ページ: 637~640

    • DOI

      https://doi.org/10.1177/0954411918777267

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sexual dimorphism of body size in an African fossil ape, Nacholapithecus kerioi2018

    • 著者名/発表者名
      Kikuchi Yasuhiro、Nakatsukasa Masato、Tsujikawa Hiroshi、Nakano Yoshihiko、Kunimatsu Yutaka、Ogihara Naomichi、Shimizu Daisuke、Takano Tomo、Nakaya Hideo、Sawada Yoshihiro、Ishida Hidemi
    • 雑誌名

      Journal of Human Evolution

      巻: 123 ページ: 129~140

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.jhevol.2018.07.003

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bipedal gait versatility in the Japanese macaque (Macaca fuscata)2018

    • 著者名/発表者名
      Ogihara Naomichi、Hirasaki Eishi、Andrada Emanuel、Blickhan Reinhard
    • 雑誌名

      Journal of Human Evolution

      巻: 125 ページ: 2~14

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.jhevol.2018.09.001

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Global dynamics of bipedal macaques during grounded and aerial running2018

    • 著者名/発表者名
      Blickhan Reinhard、Andrada Emanuel、Hirasaki Eishi、Ogihara Naomichi
    • 雑誌名

      The Journal of Experimental Biology

      巻: 221 ページ: jeb178897

    • DOI

      doi:10.1242/jeb.178897

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Effects of wearing shoes on three-dimensional kinematics of cadaver foot bones during axial loading2018

    • 著者名/発表者名
      Negishi, T., Ito, K., Hosoda, K., Nagura, T., Ota, T., Imanishi, N., Jinzaki, M., Ogihara, N.
    • 学会等名
      8th World Congress of Biomechanics
    • 国際学会
  • [学会発表] Comparative analysis of three-dimensional foot bone kinematics in human and African great apes using a biplanar X-ray fluoroscopy system2018

    • 著者名/発表者名
      Ito, K., Negishi, T., Hosoda, K., Nagura, T., Ota, T., Imanishi, N., Jinzaki, M., Oishi, M., Ogihara, N.
    • 学会等名
      8th World Congress of Biomechanics
    • 国際学会
  • [学会発表] X線CT装置を活用した人類進化研究2018

    • 著者名/発表者名
      荻原直道
    • 学会等名
      精密工学会・現物融合型エンジニアリング専門委員会
    • 招待講演
  • [学会発表] ヒトおよび類人猿の踵骨形態と, 静荷重下における3次元足部骨格動態の関係2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤幸太、根岸拓生、細田耕、名倉武雄、今西宣晶、陣崎雅弘、大石元治、荻原直道
    • 学会等名
      第72回日本人類学会大会
  • [学会発表] 中期中新世のアフリカ産化石類人猿・ナチョラピテクスの体重性差について2018

    • 著者名/発表者名
      菊池泰弘、中務真人、辻川寛、中野良彦、國松豊、清水大輔、荻原直道、高野智、石田英實
    • 学会等名
      第72回日本人類学会大会
  • [学会発表] Revisiting the femoral morphology of Nacholapithecus kerioi2018

    • 著者名/発表者名
      ピナマルタ、菊池泰弘、中務真人、中野良彦、國松豊、荻原直道、清水大輔、高野智、辻川寛、石田英實
    • 学会等名
      第72回日本人類学会大会
  • [学会発表] ヒトの形態進化と二足歩行機能2018

    • 著者名/発表者名
      荻原直道
    • 学会等名
      第6回 埼玉県立大学 理学療法研修会
    • 招待講演
  • [学会発表] ニホンザルの歩行分析から探るヒトの身体構造と直立二足歩行の特異性2018

    • 著者名/発表者名
      荻原直道
    • 学会等名
      計測自動制御学会 システム・情報部門 自律分散システム部会 第63回 自律分散システム部会研究会
    • 招待講演

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公開日: 2021-01-27  

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