身体運動における動作ミスの予兆：その検知と脳状態操作による事前回避

体育锻炼中运动错误的迹象：通过大脑状态操纵进行检测和预防

基本信息

批准号：
20J13734
负责人：
小林稔季
金额：
$ 1.47万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、運動制御・適応における動作ミスの修正を理解する上で欠かせない問題である冗長性について検討を進めた。動作修正機序の解明を目的として用いられる腕到達運動では、手先位置の修正パターンが決まれば、それに対応する腕の姿勢 (肩・肘関節角度) も一意的に決まってしまうため、冗長な系における動作修正の問題を取り扱うことができない。本研究では、モニター画面上に表示される一本の仮想的なスティックを両手で握り、先端のカーソルを標的に移動させる運動課題を開発した。この課題では、カーソル位置に加え、スティックの傾斜角度を操作できるという、より現実の運動スキルに近い冗長性を有する。この運動課題を用いて、60名の健常成人を対象とした実験により以下のことを明らかにした。①スティック先端のカーソルを移動させるための両手の動作パターンは無数にあるにもかかわらず、ほとんどの被験者は運動コストの小さい動作パターンを初めから遂行していた。②被験者がその存在に気付かない程度の微小な視覚外乱をカーソルの動きに少しずつ与えたところ、被験者は運動コストの小さい動作パターンを無意識的に常に選択しながら動作修正を行っていた。そして、③画面上に見えているスティックの傾斜角度をカーソル周りに回転させる視覚外乱（被験者は外乱の存在に気付かなかった）を与えたところ、この外乱はカーソル位置に一切影響を与えていないのにもかかわらず、被験者はスティックの傾斜角度を元に戻そうと動作パターンを修正しており、寧ろカーソル位置の制御が乱されていた。課題の成否に関与する次元の動作の正確性よりも、課題の成否に関与しない冗長な次元における誤差の修正を優先する動作修正システムの存在が示唆された。以上の結果から、動作ミスを生じる背後には、冗長な次元における動作パターンの異常が存在している可能性が考えられるといえる。

今年，我们研究了冗余，这是理解运动控制和适应中运动误差校正的一个重要问题。在用于阐明运动修正机制的手臂伸展运动中，一旦确定了手部位置修正模式，则相应的手臂姿势（肩关节和肘关节角度）也被唯一确定，从而导致冗余系统。无法处理中的行为修改问题。在这项研究中，我们开发了一项运动任务，参与者用双手握住显示器屏幕上显示的虚拟棒，并将尖端的光标移动到目标。在这个任务中，除了光标位置之外，还可以操纵摇杆的倾斜角度，使其更类似于真实的运动技能。利用这项运动任务，我们对 60 名健康成年人进行了实验，并澄清了以下问题。 ①虽然有无数种双手移动棒尖光标的动作模式，但大多数受试者从一开始就执行了低运动成本的动作模式。 ②当我们一点一点地对光标的移动施加小的视觉干扰，使被试没有注意到它们的存在时，被试总是无意识地选择运动成本低的运动模式，并对自己的动作进行修正。 ③ 当我们施加视觉干扰，使屏幕上可见的摇杆围绕光标旋转倾斜角度时（受试者没有注意到干扰的存在），我们发现这种干扰对光标位置根本没有影响。尽管如此，受试者还是改变了他们的运动模式，试图恢复操纵杆的倾斜角度，但这反而破坏了对光标位置的控制。这表明存在一种运动修改系统，该系统优先纠正与任务成功或失败无关的冗余维度中的错误，而不是与任务成功或失败有关的维度中的运动准确性。从以上结果可以说，在发生移动错误的背后，有可能存在冗余维度的移动模式的异常。