Improvement of sprint performance by modulation of somatosensory afferents

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K11410
• Research Institution: Sagami Women's Junior College
• Principal Investigator: 笹田 周作 相模女子大学短期大学部, その他部局等, 教授 (80624824)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 疲労 / 体性感覚 / サイクリング / スプリント / 移動行動

Outline of Annual Research Achievements

(１)運動中の振動刺激によるスプリントサイクリングの疲労軽減：全力サイクリング運動中の両下肢に対し，振動刺激を与えることで，パフォーマンスの改善が生じるか否かを検討した．小型の振動刺激装置を両前脛骨筋遠位部，足関節付近に固定した．振動刺激の周波数は90Hzであった．被験者はウォームアップ後に，10秒間の全力努力スプリントサイクリングを4試行(30s休息)実施した．振動刺激は各試行の5－10秒の区間で与えた．サイクリングの負荷は0.02kp/ kg body weightであった．2名の被験者でテストしたところ，試行中のパワー低下率(各試行残り1秒間の平均パワー/最大パワー)が刺激中に改善する傾向を示した．この刺激方法はスプリントサイクリングパフォーマンスを改善できる可能性がある．
(２)脊髄直流電気刺激後のサイクリング運動依存的な総腓骨神経反射の修飾：上記(１)で用いた振動刺激は，足関節背屈筋群からの体性感覚情報を惹起する．また，この体性感覚情報は，サイクリング時の膝関節伸展筋群活動を促進する可能性が報告されている(研究課題18K10916)．そこで，この体性感覚情報が膝関節伸展筋群活動を促進するメカニズムの一端を明らかにするため，脊髄への直流電気刺激前後に生じる総腓骨神経反射の振幅増大が，サイクリング運動依存的に修飾を受けるか否かを検討した．自転車サイクリング運動中と(60回転/分，0.02kp/kg body weight)，それと同等の筋活動レベルを維持する等尺性膝伸展力発揮を運動課題とし，脊髄直流電気刺激前後で，それぞれの課題における反射の振幅を比較した．その結果，どちらの課題でも直流電気刺激後に反射振幅の増大が生じ，かつ直流電気刺激前後のどちらでもサイクリング運動時の振幅が等尺性力発揮時の振幅よりも大きかった．本研究成果は中枢性疲労に関与する体性感覚情報のメカニズムを明らかにする一端と成り得るかもしれない．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

2022年度は下肢筋群への振動刺激による下肢スプリントパフォーマンスの改善を試みる予定であった．従って，その計画通り検証を行い，ポジティブな結果を得ている．一方，検証を行った被験者が2名であり，国際的な学会誌への公表を目指すためにはサンプル数が不足している．また，コロナ禍の影響を受け，当初予定していた学会へ参加する事が出来ず，データや実験系の議論も十分にできていない点があった．従って，これらの点を踏まえ，「やや遅れている」と評価した．

Strategy for Future Research Activity

2023年度は新型コロナ感染症の分類が変更となり，コロナ禍以前の体制で実験を進めることが出来る状況になる．従って，早急に被験者の確保を行い，やや遅れていたサンプル数の増加を目指す．同時に，上肢への刺激効果の検証を行う．やや遅れている点を踏まえ，刺激頻度はこれまで下肢で使用してきた90-100Hzを目安に実施することで，効率的な検証を行っていく．

Causes of Carryover

現在までの進捗状況でも記載した通り，新型コロナ感染症の再拡大が影響し，十分な実験を行う事が出来なかった．これに伴い人件費の支出に差額が生じた．現在計画の遅延を解決するために，被験者の募集をすでに進めている所である．旅費にも大きな差額が生じていたが，この差額も新型コロナ感染症の再拡大に伴い学会大会への出張が出来なかった事に起因する．感染症状況が落ち着き次第，学会へ参加する予定であるため，2023年度は計画通りの支出を予定している．より多くの被験者を募集するため，2022年度で生じた差額の一部は，感染症を心配せずに，被験者が安心して実験に参加できる環境構築に割り当てる予定である．