柔軟な両腕運動の制御および学習メカニズムに関する研究

双臂柔性运动控制与学习机制研究

基本信息

批准号：
10J08346
负责人：
横井惇
金额：
$ 1.34万
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：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J08346/
关键词：
運動学習運動制御到達運動両腕運動心理物理

项目摘要

両腕運動中は、左右の腕がお互いの腕の運動による力学的影響を補償しつつ運動制御を行う必要があるが、そのために左右の運動制御系がどのように両方の腕の情報を統合して用いているかは不明であった。そこで本研究では、「両腕運動中に一方の腕の制御過程において、もう一方の腕の運動情報がどのように統合されているか」、また「左右の制御系の間の相互作用が柔軟な両腕運動の達成にどのように貢献しているのか」について明らかにすることを目的として研究を行った。前年度までの研究成果から、「制御系の構成素子は両方の腕の運動情報を乗算的に統合している」という結果を得ているが、追加解析および追加実験により「左腕に関する素子が右腕の運動情報をより正確に表現している」という興味深い結果を得た。数理モデルを用いたシミュレーションにより、「非利き腕である左腕の方が、右腕よりも柔軟に反対側の腕の影響を補償することが可能である」という、両腕運動における左腕の優位性を示唆する意外な予測が得られた。、これを実験的に検証するために、さらに20名の右利き被験者と12名の左利き被験者を対象に、両腕到達運動中の一方の腕に、反対側の腕の運動方向に応じて変化する力場を課し、どちらの腕がより速く適応可能かを調べた(実験2)。その結果、仮説通り左腕を学習に用いた被験者が有意に高い学習成績を示した。一方、左利き被験者は右利き被験者のデータと逆の傾向を示したものの、その差は有意には至らなかった。日常的感覚としては、ビンの蓋を開けるなどといった両腕動作の際の左右の手の役割分担は、右手(利き手)の機能的優位性のみを反映した結果であると思われがちであるが、本研究の結果は、むしろ左手(非利き手)の機能的優位性を反映した結果であるという反直感的事実の存在を示唆している。

在双边手臂运动过程中，需要左右手臂进行运动控制，同时补偿每个手臂运动的机械效应，但要做到这一点，重要的是要了解左右运动控制系统如何整合来自左右手臂的信息。目前尚不清楚它们是否被如此使用。因此，在本研究中，我们研究了“双臂运动时，一只手臂的运动信息如何整合到一只手臂的控制过程中”以及“左右控制系统之间如何灵活交互”。这项研究的目的是找出这如何有助于实现双侧手臂运动。从去年的研究结果来看，我们得到的结果是“控制系统组件乘法整合了双臂的运动信息”，但进一步的分析和实验表明，“与左臂相关的元素与右臂集成在一起。”我们得到了一个有趣的结果：“它更准确地表示了人体的运动信息。”使用数学模型进行的模拟表明，左臂在双边手臂运动中具有优势，因为“左臂是非优势臂，能够比右臂更灵活地补偿对侧手臂的影响”。 ” 做出了意想不到的预测。为了通过实验验证这一点，我们进一步测试了 20 名右手受试者和 12 名左手受试者，观察了双手伸手动作时一只手臂的运动方向的变化，具体取决于另一只手臂的运动方向。然后应用力场来确定哪只手臂可以更快地适应（实验 2）。结果，正如假设的那样，使用左臂进行学习的受试者表现出明显更高的学习成绩。另一方面，虽然左利手受试者表现出与右手受试者数据相反的趋势，但差异并未达到显着性。日常生活中，我们往往认为，在进行开瓶盖等双臂动作时，左右手的角色划分只是为了体现右手（惯用手）的功能优势。这表明了一个违反直觉的事实，即这项研究的结果反映了左手（非惯用手）的功能优势。