2018 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation on motor learning mechanisms for anticipatory postural control and development of functional postural training
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17H04750
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
進矢 正宏 広島大学, 総合科学研究科, 准教授 (90733452)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 運動学習 / 姿勢制御 / 予測 / ばらつき / モーションキャプチャ― |
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| Outline of Annual Research Achievements |
様々なスポーツにおいて、ステップ動作には素早さだけではなく正確性が要求される。また高齢者の転倒の主な原因の一つに、踏み誤りがあることからも、ステップ動作において足を正確に制御することの重要性が伺える。ステップ動作は、ステップ脚が離地する前の予測的姿勢制御（APA）期と、その後の単脚支持期に分けられる。このうち、単脚指示期では、重心運動は重力に従い受動的な運動をすることが知られており、ステップ運動における重心の正確な制御のためには、脚が離地する前のAPAにおいて、重心の状態のばらつきを小さくする必要がある。健常成人男性を対象に、前方に設置されたターゲットを狙い、できるだけ早くかつ正確にステップする課題を用いて実験を行った。ターゲットの距離を身長の20％（Short）と40％（Long）の2条件、大きさを2 cm（Small）と6 cm（Large）の2条件を設定し、ステップ動作の計測を行った。Small条件時ではLarge条件と比較して、APA終了時点での重心の状態（前後方向位置・速度および左右方向位置）のばらつきは小さくなっており、要求されるステップの正確性に応じて、APAにおける制御の正確性が調整されているということを示した。また、APA期、ステップ期ともに、長い時間を要するようになっており、ステップ課題時のAPA制御においても、一般的なspeed-accuracy tradeoffの法則に従うような制御が行われていることが示唆された。この成果は、2018年のバイオメカニクス学会で発表され、2019年度には運動制御分野の国際学会であるNCMにおいて発表した後、論文として発表する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
試作したジャイロ式の外乱装置では、定量的な学習実験を行うために必要な精度での外乱制御が困難であったため、自発的ステップ動作における姿勢制御を研究対象とした。ステップ動作における課題要求に応じて、予測的姿勢制御が学習される必要があることから、この手法でも、研究課題である「予測的姿勢制御活動の学習メカニズムの解明」に繋がる研究が可能である。2018年度は、ターゲットの大きさや距離に応じて、予測的姿勢制御活動が調整されることを明らかにし、さらに、障害物の距離や大きさ・ステップ後の安定性といったパラメータを変えた際の姿勢制御活動を測定する実験系を構築した。これらの研究を主として担う大学院生との共同研究体制も整備され、来年度にはより多くの成果が得られると期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
試作した手持式の外乱装置では、姿勢制御学習実験を行うために必要な精度での外乱制御が困難であった。そのため、前年度からは、自発的ステップ動作における姿勢制御を実験課題とした研究を行っている。ステップ動作における実験条件として、前年度に実施したステップターゲットの大きさ・距離に加えて、ステップ後の支持基底面の大きさを用いる実験と、障害物の高さと幅を用いる実験を行う。このようなステップ課題は、転倒してはいけないということ以外には、個々の関節運動レベルでの細かい規定がない冗長な課題であるため、多くの制御変数を課題に合わせて調整する必要がある。このような調整がどのような過程で行われているのかを研究することを通して、予測的姿勢制御活動の学習メカニズムの解明と機能的姿勢制御トレーニングの開発を目指す。
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