【研究分野】身体教育学

【研究領域課題番号】15K01498 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

歩行 / 小脳 / 脊髄 / 適応 / 筋骨格モデル / 神経制御モデル / 動力学シミュレーション / 位相調節 / 感覚情報 / 股関節 / 神経筋骨格モデル / 運動スキル / ラット / シナジー / 脳梗塞

【研究成果の概要】

運動の生成における神経・筋系の冗長多自由度性の問題に対して、実際の運動においては複数の関節が時間的・空間的関係性を保ちながら動くというように、関節間の協調としての運動学シナジーを環境の変化に適応的に制御することにより運動スキルは達成される。本研究は、歩行運動の際の環境の変化に応じた新たなスキルの発現と獲得における脊髄小脳ループの役割について、ラットを用いた神経生理学的実験と、ラットにおける神経筋骨格モデルによる動力学シミュレーションの両面から解析した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)

【研究分野】連携探索型数理科学

【研究領域課題番号】15KT0015 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

シナジー / 運動制御 / 神経筋骨格モデル / ヒト / サル / ラット / 歩行 / 走行 / 左右分離型トレッドミル / 転倒 / リズム

【研究成果の概要】

本研究では、生物の運動制御における冗長性を解決する戦略として広く示唆される低次元構造に着目して、ヒト・サル・ラット3種類の異なる生物を対象に、数理科学を中心とした神経生理学とバイオメカニクスとの連携から、歩行に寄与する神経・筋・骨格系の作動原理の数理的な解明を目指した。特に、ヒトの歩行と走行、サルの四足歩行と二足歩行など異なる歩容を形成する低次元構造の共通性と差異、環境変化や外乱に対する低次元構造の制御、転倒を介した歩行と走行の形成原理などが明らかとなった。

【研究の社会的意義】

本研究の成果から、歩行を形成する低次元構造を特徴付ける空間構造（シナジー）と時間構造（リズム）の支配法則の一端が数理的に明らかとなった。数理的な記述は物事の本質を捉えるだけでなく、それができて初めて応用に結びつく。この研究をさらにすすめ、応用していくことで、新たな生活支援器具の開発やリハビリテーション手法の提案などに繋がっていくと期待される。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2015-07-10 - 2020-03-31

【配分額】18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)