多自由度身体運動の制御・学習過程の解明

阐明多自由度身体运动的控制和学习过程

基本信息

批准号：
21H04860
负责人：
野崎大地
金额：
$ 27.21万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

運動制御・制御系が、身体全体の多自由度にわたる動きをどのように協調させながら、運動の成否に関わる低次元の量を制御しているのかという問題はこれまで十分に検討されてこなかった。本研究は、(1)多自由度を有する冗長な身体運動の制御・学習機序の解明、(2)その機序の視点から実践的な全身運動制御・学習動態の解明、(3)この機序を利用した動作変容システムを開発することを目的とする。今年度、各目的に関連して実施した研究の概要は以下のとおりである。(1)我々が昨年度開発したスティック到達運動課題中、先端のカーソル位置およびスティックの角度に視覚的な外乱を与え、それに対するフィードバック応答と次試行における運動学習応答を調べた。その結果、いずれの外乱によっても両応答が観察された。スティック角度への外乱はカーソル位置に影響を与えないため修正する必要がないにも関わらず、修正応答を引き起こし、その結果、肝心のカーソル位置にずれが生じてしまうという興味深い結果が得られた。(2)マーカーレスモーションキャプチャ技術を用いて測定するAIGIA社のシステムを用いて、様々な競技レベルのゴルファーのゴルフショットを対象とした計測を開始した。これにより弾道データと身体動作データの関連性を大量のデータを用いて分析できるようになった。(3)実際の身体運動時に関節角度のデータを計測し、その身体データ依存性の筋電気刺激を加えるシステムを開発した。関節角度の計測には、スーツに縫い込んだ伸縮性の歪みセンサ(C-STRETCHセンサ)およびAzure Kinectセンサにより計測し、リアルタイムで角度、角速度に依存して筋電気刺激強度を変調させることのできるLabViewプログラムを作成した。このシステムにより、歩行、走行、スクワット、投球動作など多様な動作中に筋電気刺激を加え、動作に外乱を印加することが可能となった。

到目前为止，运动控制/控制系统如何在多个自由度上协调整个身体的运动，同时控制与运动成功或失败相关的低维量的问题尚未得到充分研究。本研究旨在（1）阐明多自由度冗余身体运动的控制和学习机制，（2）从该机制的角度阐明实际的全身运动控制和学习动态，以及（3）阐明该机制目的是开发一种使用机制的运动修改系统。今年针对每个目的进行的研究摘要如下。（1）在我们去年开发的操纵杆运动任务中，我们对尖端的光标位置和操纵杆角度施加了视觉干扰，并在下一次试验中研究了反馈反应和运动学习反应。结果，观察到对任何干扰的两种反应。获得了一个有趣的结果：虽然对摇杆角度的干扰不会影响光标位置，因此不需要校正，但它们确实会引起校正响应，导致重要光标位置的移动。 (2) 利用AIGIA的无标记动作捕捉技术来测量高尔夫球击球的系统，我们已经开始测量各种竞技水平的高尔夫球手的高尔夫球击球。这使得利用大量数据分析轨迹数据和身体运动数据之间的关系成为可能。 (3)我们开发了一种系统，可以在实际体育锻炼期间测量关节角度数据，并根据物理数据施加肌肉电刺激。使用缝在套装中的可拉伸应变传感器（C-STRETCH 传感器）和 Azure Kinect 传感器来测量关节角度，并且可以根据角度和角速度实时调节肌肉电刺激强度创建了 LabView 程序。该系统可以通过在步行、跑步、蹲下和俯仰等各种运动期间施加电肌肉刺激来对运动施加电干扰。