【研究領域課題番号】21H03799 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

CT / 重力 / 嚥下 / 排尿 / 歩行 / 立位 / 姿勢 / 前立腺肥大

【研究成果の概要】

健康長寿の時代において機能性疾患の病態解明は重要性が高くなっている。人体の機能は臥位でCTやMRIを用いて4次元解析が可能になっている。嚥下、排尿、運動の３つの機能は立位・座位でないと評価が難しい。初年度は、この３つの機能評価の為の検査法を確立することを目標とした。
嚥下は、座位撮影用の椅子が必要で、その設計を完了した。撮影法は、半座位を参考に3.3秒の連続スキャンで合図と共に撮影開始することで、被曝線量2.0mSV程度と自然被ばく線量(2.4mSv)より少ない線量で嚥下の動態を解析できることを明らにした。
排尿は、膀胱収縮と尿道形態の解析を目的としている。正常群での撮影経験はあったが、今回排尿障害群を検討した結果、排尿初期に２秒間隔、後半で5秒間隔の撮影法を採用した。被曝線量は約3.5mSvで、かつての胸部ＣＴ(7mSv)と比べても極めて低い。蓄尿量の確認のためには簡易的な超音波装置を活用し、排尿時には全自動尿量計フローマスターで排尿量や秒間あたりの尿量も計測することで、確実性が高く、定量性も高い検査になった。また、尿道の形態評価は、従来は直接尿道造影法で行われていたが、亀頭から造影剤を逆行性に注入する侵襲性の高い検査である。今回の方法は、造影剤を経静脈注射して排尿時に撮影をするだけであり、非侵襲的な評価方法が確立できた。患者数の多い前立腺肥大において尿道狭窄の状態評価への活用が期待できる。
歩行機能については、まず歩行に基本になる立位での筋肉量解析姿勢の評価を行った。姿勢解析は足下に床反力計を置き、荷重の床反力ベクトルを調べたところ、足関節中心前方、膝関節中心前方、股関節中心の後方、両側骨頭中心部を通過することがわかった。重心ベクトルの方向を立体的に解析できたのは初めてであり、姿勢の基準評価となりえる。今後、姿勢の軸変化と疾患の関係や歩行機能との関係を検討していく。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2021-04-01 - 2024-03-31

【配分額】16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)

【研究領域課題番号】21K03932 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

姿勢制御 / 予期的姿勢調節 / 小脳 / 学習 / モデル予測制御 / 予測制御 / 姿勢 / 歩行 / ラット

【研究成果の概要】

ヒトや動物は直立や歩行中に将来の自己の状態を予測して動作を生成する。予測動作の生成には自己の身体内部モデルに基づく予測が必要である。内部モデルは自身の運動状態を表すモデルであり、生物はこのモデルを学習的に獲得する。本研究では、このような姿勢制御・運動制御における予測制御系の原理解明を目指して、予測制御系および内部モデルの学習系のモデル構築と動物の神経系における予測制御機構の原理に迫る研究を行っている。本年度は(１）予測可能な外乱に対するラットの直立予測動作の計測と神経メカニズムの検証、（２）直立予測制御モデルの構築とラットの直立姿勢制御動作の評価、（３）学習にかかわる神経系の障害による直立姿勢動作の影響とモデルによる評価を行い、以下の研究結果を得た。
（１）光刺激を与えた後に傾斜外乱を与える環境を繰り返し経験させることで、予測可能な外乱に対するラットの予測的姿勢制御動作を詳細に計測する環境を構築した。さらに、（２）ラットの身体力学モデルとモデル予測制御に基づくラットの姿勢制御モデルを構築し、実験で得られたラットの予測動作を数理シミュレーションと比較した。その結果、モデル予測制御による数理モデルがラットの予測制御をよく再現できることが示された(Konosu, Funato, et al. Front Sys Neurosci. 2021)。
（３）内部モデルの学習に使われる下オリーブ核を薬理学的に障害したラットの直立動作を計測し、健常ラットと比較したところ、下オリーブ核障害ラットでは重心動揺の特徴周波数の低下とパワースペクトラムの上昇がみられた。この結果を基に数理シミュレーションに基づく制御系の定量評価を行ったところ、下オリーブ核障害ラットでは、（予測制御と考えられる）非線形制御機能の低下がみられることが分かった（Funato, et al., Sci Rep, 2021）。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2021-04-01 - 2024-03-31

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)

【研究分野】リハビリテーション科学・福祉工学

【研究領域課題番号】18500430 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

歩行 / 歩行周期 / 姿勢 / 身体重心 / 姿勢制御 / 揺らぎ

【研究成果の概要】

人間の二足歩行は常に高い重心位置を動的に保持する必要があり、四肢の周期運動の制御だけでなく転倒を防ぐための適切な姿勢制御が必要となる。これらの制御が人間の歩行時にどの程度関連しあっているのか、あるいはどの程度独立なのかに関しては未だ不明である。本研究ではこの問題にアプローチするための第一歩として、歩行の動揺特性をとり上げる。従来、歩行の動揺特性は、歩行周期のゆらぎ解析から評価されることが多かった。しかし、姿勢制御を反映すると考えられる重心位置の変動そのものに着目した研究はまだ少なく、歩行周期変動と重心位置変動の関連性に関しても検討されていない。そこで本研究では人間の二足歩行中の歩行周期と重心の変動特性を解析し、それらが相互にどの程度関連しあっているのかを明らかにすることを目的とした。その結果、歩行時の身体重心加速度変動と歩行周期変動に関して質的特徴(時間変動特性)および量的特性(変動量)の両面から比較分析を行ったところ、両者の時間変動に有意な相関がみられないこと、状況に応じてそれぞれが独立に調整されうることが明らかとなった。これらの結果は必ずしも歩行周期変動が重心動揺特性や転倒危険性と関連がないことを意味しないが、少なくとも歩行周期変動が重心加速度変動とは異なるメカニズムを反映していることを示唆している。したがって、2つの変動をそれぞれ詳細に解析することで、どの要因が歩行の不安定性や転倒の危険性に関連するのかをより詳細に検討することが可能であると考えられる。今後の課題は、今回歩行時の姿勢制御を反映する変数として用いられた身体重心加速度変動がどの程度転倒の危険性に関連するかを、より直接的な手法を用いて明らかにしていくことである。それによって、転倒危険性をより適切に判定しうる測定指標の確立に近づくことが期待される。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2006 - 2007

【配分額】3,870千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 270千円)

【研究分野】教育・社会系心理学

【研究領域課題番号】11610143 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

姿勢 / 歩法 / 身体 / 身体意識 / 気分 / SD評定 / 意識性 / 歩行

【研究成果の概要】

姿勢や歩法は、呼吸と同様に意識的側面と無意識的側面を持ち、特に後者は身体の健康状態、精神、感情の状態等を表現していると考えられる。そこで、姿勢の変化、歩行・歩法の変化はさまざまな精神の状態に影響を与える機能を持ち、姿勢や歩行が心のあり方と密接に関係していることを実験的に検討した。
まず、姿勢、歩行の相互作用について、気分・意識性、身体意識を従属変数として検討した。6通りの歩き方と2通りの姿勢とを組み合わせ、計12通りの歩き方の違いによる歩行時の意識性・気分について、意識性の評価の違いを検討した。どの歩き方においても、姿勢を変えることによって意識性・気分の変化がみられた。
次に、対自的な7種類の姿勢について検討した。姿勢の上下方向と体幹の回転を含むものであった。その結果、3種類の姿勢が類似のパターンを示した。体幹の軸を回転している姿勢では、他の姿勢とは異なったパターンを示した。姿勢によっては、自分に集中することができる可能性が示唆された。
これらの結果から、姿勢、歩行という身体の状態が、精神、意識性、身体意識に重要な影響を与えることが推測できよう。人間は、身体と精神が一つに統合された、全体性をもつ(holisticな)存在であることが示された。「健全な精神は健全な肉体に宿る」といわれるが、さらに、姿勢が健全であってはじめて健全な精神を保持することができるともいえよう。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】1999 - 2000

【配分額】3,600千円 (直接経費: 3,600千円)