運動制御における筋の冗長性制御則の解明

运动控制中肌肉冗余控制规律的阐明

基本信息

批准号：
13J00233
负责人：
萩生翔大
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

冗長大自由度を有する筋骨格系の制御を簡略化するための戦略として，幾つかの筋をまとめて支配するための神経制御機構である筋シナジーという概念が提唱されてきた．しかし，その存在は未だ概念であるという問題点がある．そこで申請者は，生体内における筋シナジーの神経制御メカニズムを明らかにすることを目的として研究を行ってきた．昨年度はまず，個々の筋シナジーの活動によって終端位置でどのような力が生成されるのかを生理学実験を通して明らかにした．下肢での等尺性力発揮課題中に取得された筋電図より解析的に推定された個々の筋シナジーの活動度と，測定された３次元空間における力変動との相互相関関係から，個々の筋シナジーの力ベクトルを定量した．この結果から，上位中枢は個々の筋シナジーの力ベクトルを組み合わせて，少ない筋シナジーで広範囲の力発揮を可能にしていることが示唆された．この結果は，国際誌Frontiers in Bioengineering and Biotechnologyに採択された．また，申請者は神経回路モデルを用いて，新しい運動を習得する際の筋シナジーがある場合とない場合の運動学習パフォーマンスの比較を行った．その結果，筋シナジーがあるモデルは，筋シナジーのないモデルに比べて学習速度が向上するという結果が示された．ヒトの筋骨格系は主に二関節筋の存在により構造上の偏りが存在するが，筋シナジーがその偏りを軽減させるようにして神経回路内に構築されたことにより，多方向への運動学習速度が向上したことが示唆された．この結果とこれまでの学術論文が総合的に評価され，国際バイオメカニクス学会でEmerging Scientist Awardを受賞した．さらに，日本体育学会においてもこの研究が評価され，若手研究奨励賞を受賞した．最後に，申請者のこれまでの研究業績が高く評価され，京都大学総長賞が授与された．

作为一种简化具有很高视力的肌肉骨骼系统控制的策略，已经提出了肌肉协同作用的概念，一种控制多种肌肉的神经控制机制。但是，存在一个问题，即它的存在仍然是一个概念。因此，申请人一直在进行研究，目的是阐明活体中的肌肉协同作用。去年，首先通过生理实验揭示了哪些肌肉协同活性在终端位置产生的能力。从下肢劳累的任务中获得的肌肉图估计的每个肌肉协同活性，在测量的三维空间中的功率波动是单独的。从这个结果中，它表明上心结合了每种肌肉协同作用的功率向量，以使肌肉协同作用具有广泛的功率。该结果被国际杂志前沿生物工程和生物技术采用。此外，当使用神经电路模型学习新练习时，申请人在肌肉协同作用时比较了运动学习表现。结果，具有肌肉协同作用的模型表明，学习速度将比没有肌肉协同作用的模型高。人类的肌肉骨系统具有结构性偏见，这主要是由于Binocard肌肉的存在，但是肌肉协同作用是通过减少其偏见来建立在神经回路中的，因此速度已提高了速度。。结果和过去的学术论文进行了全面评估，并在国际生物力学协会获得了新兴的科学家奖。此外，这项研究在日本体育学会进行了评估，并获得了年轻的研究鼓励奖。最后，对申请人的研究成就进行了高度评估，并授予了京都大学校长奖。