外乱に対する転倒回避動作における姿勢制御目標とその制御因子の解明

阐明响应外部干扰的避免跌倒运动的姿势控制目标及其控制因素

基本信息

批准号：
22K17668
负责人：
工藤将馬
金额：
$ 2.91万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

日常生活で生じる様々な外乱に対応し転倒を回避するためには，「下肢によるステップ動作」によりバランスを維持・回復することが重要となる．高齢者では反射的な運動能力の低下が予想される一方で，「予期せぬ外乱に対する反射的ステップは，若年者に比べて早い」という逆転現象が見られる．しかし，その具体的なメカニズムは明らかでなく，転倒予防に効果的な介入法は確立されていない．本研究では，転倒に結びつく高齢者特有の姿勢制御メカニズムを，実験とシミュレーションの両面から解明することを目的とする．具体的には，自発的・反射的ステップにおいて（１）実験的に制御目標に介入することと，（２）異なる制御目標を設定した姿勢応答のシミュレーションを実行することで，若年者と高齢者に見られる姿勢制御方略の違いを転倒回避動作における制御目標と制御因子の観点から明らかにする．本研究の進捗はおおむね順調である．本年度の主な成果は，（１）若年者および高齢者の筋機能を表現した筋骨格モデルを構築したこと，（２）これらのモデルの検証として，椅子からの起立動作をシミュレートし，高齢者特有の起立動作方略を明らかにしたことである．具体的には，若年者モデルは，座面から臀部が離床する際に身体重心の運動量を利用した方略を取るのに対し，筋機能が低下した高齢者モデルは，その方略による起立が遂行することが出来ず，重心の安定性を重視した方略を取らざるを得ないことが明らかになった．この結果は，実験的に得られている高齢者特有の起立方略と一致しており，このモデルの妥当性を確認することが出来た．この研究成果は，本年度の7月に開催された国際学会で発表済みである．本年度の成果を踏まえ，次年度は歩行中に外乱が身体に加わった際の転倒回避動作をシミュレートし，高齢者に見られる姿勢制御方略を明らかにすることに取り組む．

为了应对日常生活中发生的各种干扰，避免跌倒，重要的是要通过“使用下肢踩踏运动”来维持和恢复平衡。尽管预计老年人的反身运动技能会下降，但存在一种逆转现象，其中“反身措施反对意外的骚扰比年轻人快”。但是，具体机制尚不清楚，并且没有建立有效的干预方法来防止下降。这项研究旨在阐明老年人的独特姿势控制机制，导致从实验和模拟中降低。具体而言，在自发和反射步骤中，通过（1）实验中间的控制目标和（2）对姿势响应进行了模拟，以不同的控制目标进行姿势反应，我们将阐明年轻人和老年人在跌落避免避免行动中的控制目标和控制因素的姿势控制策略的差异。这项研究的进展通常进展顺利。今年的主要结果是（1）构建一种表达年轻人和老年人的肌肉功能的肌肉骨骼模型，以及（2）这些模型的验证是从椅子上模拟站立运动，并阐明老年人的独特站立运动策略。具体而言，已经揭示了年轻人模型使用臀部的屁股部分将床从座椅上离开床时，使用人体重心的势头，而具有降低肌肉功能的老年模型无法使用该策略来站立，并且被迫使用强调重力中心稳定性的策略。该结果与老年人独有的实验正交立方体一致，我们能够确认该模型的有效性。这项研究的结果已在今年7月举行的国际科学学会上提出。根据今年的结果，明年我们将努力在行走时发生外部干扰，并阐明老年人所看到的姿势控制策略时，我们将努力模拟避免秋天的行动。