ヒトの歩行動作における制御機構の解明

阐明人类步行运动的控制机制

基本信息

批准号：
16J07348
负责人：
木伏紅緒
金额：
$ 1.79万
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：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

歩行における筋や関節の協調に着目してこれまで研究を進めてきた。筋および関節間の協調は筋シナジーと運動学シナジーを調べることにより定量的解析が可能である。本研究は歩行中の筋シナジーおよび運動学シナジーにおける活動パターンの特性を明らかにすることを目的としている。具体的には、以下の2点について本年度は明らかにした。①　歩行速度の変化にともなう筋シナジーの活動度における安定性筋シナジーの活動度における最大リアプノフ指数と最大フロケ乗数を算出することにより、筋シナジーの活動度における安定性を定量した。実験では様々な歩行速度で歩行中の表面筋電図（下肢12筋）を計測した。表面筋電図から非負値行列因子分解によって筋シナジーを抽出し、筋シナジーの活動度における最大リアプノフ指数と最大フロケ乗数を算出した。解析の結果、筋シナジーの活動度における発散性は歩行速度の上昇に伴い増加するが、周期性は安定的に保たれることが明らかとなった。この研究成果に関して、国際会議において口頭発表を行い、国際誌に採択された。②　非最適な歩行における運動学シナジーの時間協調における安定性様々なストライド長とストライド時間の組み合わせで歩行している際の運動学シナジーを抽出し、運動学シナジーの時間協調における最大リアプノフ指数を算出した。被験者は3種類の歩行速度を5種類のストライド長で歩行した。歩行中のセグメントの仰角データに特異値分解を施し、運動学シナジーを抽出した。解析の結果、時間協調の発散性は、著しい小股と高速度帯において高いことが明らかとなった。この成果は国際会議にて発表され、Student travel awardを受賞した。さらに、国際誌に研究成果が採録された。

我们的研究重点是步行时肌肉和关节的协调。通过检查肌肉协同作用和运动学协同作用可以定量分析肌肉和关节之间的协调性。本研究的目的是阐明步行过程中肌肉协同和运动学协同的活动模式特征。具体来说，今年我们明确了以下两点。 ① 随着步行速度的变化，肌肉协同活动的稳定性通过计算肌肉协同活动的最大李亚普诺夫指数和最大弗洛奎特乘数来量化肌肉协同活动的稳定性。实验中，测量了以不同步行速度行走时的表面肌电图（下肢的12块肌肉）。通过非负矩阵分解从表面肌电图中提取肌肉协同活性，并计算肌肉协同活性的最大李亚普诺夫指数和最大Floquet乘数。分析表明，随着步行速度的增加，肌肉协同活动的发散性增加，但周期性保持稳定。我们在一个国际会议上口头报告了这个研究成果，并被国际期刊采纳。 ②非最佳行走时运动协同时间协调的稳定性提取不同步长和步幅时间组合行走时的运动协同，并计算运动协同时间协调的最大李亚普诺夫指数。受试者以三种不同的步行速度和五种不同的步幅行走。将奇异值分解应用于行走过程中各节段的仰角数据，并提取运动学协同效应。分析表明，短步幅和高速区域的时间协调差异较大。该成果在国际会议上发表并获得了学生旅行奖。此外，研究成果还被国际期刊接受。