ブレインサイエンスにシミュレーションから接近する

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12680015
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 深代 千之 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 助教授 (50181235)
• Keywords: 身体運動 / シミュレーション / 運動制御 / 筋腱複合体

Research Abstract

身体運動は自分の意志で運動を始めようとする「自律制御」と、いったん運動が始ったら他の器官などに同調される「引き込み現象」から構築されている。運動を制御するこれらの仕組みを明らかにするためには、その基礎づくりとして身体運動に関わる基礎原理を様々な方向から検討しておかなければならない。
これまで、主に単純な身体運動として大きな発揮パワーが得られる下肢の動作、垂直跳に注目して解析を行ってきた。動作のコントロールという観点では、下肢だけではなく上肢にも注目しなければならない。そこで、本年度は研究成果の蓄積がある垂直跳を対象に、動作中の上肢の役割を逆ダイナミクスを用いて解析した。
高くあるいは遠くへ跳ぼうとする場合、通常人間は腕を振ってパフォーマンスを高めようとする。垂直跳では腕を振った場合に跳躍高が増加するが、それは身体(特に体幹)の上昇速度よりも大きな速度で腕を上方に振ることで、体幹を下に押し、結果として床反力を増加させる(床反力の力積の増大は跳躍高の増大と同義)。腕振りの貢献度を機械的仕事量の増大という形で定量した。
また、ダイナミックな身体運動では、反動が用いられるが、その反動によって主動筋が主要局面直前に引き伸ばされ、伸張反射が生じることが知られている。この伸張反射は反動動作の効果の一つと考えられている。伸張反射は通常関節角速度との関係で検討されてきたが、実際は筋自体(筋紡錘)の伸張によって生じる。そこで、伸張反射が生じる筋(筋束)の伸張速度を超音波法を用いて定量した。

Research Products

• [Publications] Nagao, A., D.Takeshita, S.Fukushiro: "An estimation of the stiffness of mm. triceps surae in human hopping by the mass-spring model"Jpn. J. Health Sports Sce. Physical Edu.. 46(2). 195-205 (2001)
• [Publications] Kurokawa, S., T.Fukunaga, S.Fukashiro: "Behavior of fascicles and tendinous structures of human gastrocnemius during vertical jumping"J. Appl. Physiol.. 90(4). 1349-1358 (2001)
• [Publications] Fukushiro, S., M.Noda., A.Shibayama: "In vivo determination of muscle viscoelasticity in the human leg"Acta Physiol. Scand.. 172. 241-248 (2001)
• [Publications] Fukunaga, T., S.Fukashiro, et al.: "In vivo behaviour of human muscle tendon during walking"Proc. R. Soc. Lond.. 268. 1-5 (2001)