歩行の視覚運動制御

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(1)理学療法学第 636 42 巻第 8 号 636 ∼ 637 頁（2015 年）理学療法学第 42 巻第 8 号. 大会記念シンポジウム. 歩行の視覚運動制御＊口貴広＊＊. 緒言：歩行の制御と障害に対する知覚・認知的アプローチ. を対象に，10 m 区間最速歩行課題における視線位置を測定した 2）。その結果，片麻痺者は平均して，測定区間の約 70％の. 歩行の制御とその障害に対する研究には，様々なアプローチ. 頻度で，視線を床に向けていた。これは同年齢の健常者の頻度. がある。本稿で紹介する，歩行の視覚運動制御の研究では，歩. （30％以下）に比べて，はるかに高い傾向であった。ただし，. 行に対して知覚・認知的制御という観点からアプローチするこ. すべての片麻痺者が下向き傾向となるわけではなかった。個人. とになる。知覚・認知的な研究においては，いわば“ソフト. 差に関連する要因を検討した結果，歩行機能が低いほど（歩行. ウェア”としての中枢神経系の機能に着目し，知覚情報の入力. 速度が低い，歩幅が狭いといった特徴が顕著なほど），下向き. 過程，知覚された情報に対する高次認知処理過程，そして知覚. 傾向となることがわかった。. 情報に基づき運動を生成する過程について検討する。本稿は，. その後の検証の結果，視線が床に向けられるひとつの理由. そうした研究事例として，視覚情報の寄与に着目した研究を紹. は，周辺視野を使って足元周辺の情報を得やすくなるためでは. 介する。より詳細な解説については，拙著本を参照されたい 1）。. ないかということが示唆された 3）。さらに，単純に麻痺・感覚. 歩行を支える 2 つの知覚的調整システム. 障害の代償として視覚情報を利用するというよりも，低い歩行能力を補う方略のひとつとして利用されている可能性が示唆さ. 歩行の制御は，2 つの知覚的調整システムにより支えられて. れた。こうした結果は，視覚に依存して慎重に歩行しようとす. いる（図 1）。1 つは，動作パターンが理想的な状態から逸脱し. る方略を反映しているのかもしれない。. ていることが検知されたときに，それを理想的な状態に修正し. さらに，歩行中の下向き傾向は，転倒危険性の高い高齢者に. ようとするシステムである。これはバランスが崩れそうになっ. おいても確認された 4）5）。この傾向は，Multi-target stepping. たことが検知されたときに，それを元に戻そうとするために働. （以下，MTS）課題を用いて確認された。MTS 課題は，10 m. くシステムといえる。主として視覚情報，体性感覚情報，前庭. の直線歩行路に対して，3 色の色ターゲット（10 cm 四方の正. 感覚情報を通して，動作遂行中の状態が常時モニターされ，も. 方形）を幅 1 m の通路内に均等に配置し，これを 15 列配置し. しも問題が見つかれば，それを瞬時に調整しようとする。. て行う。スタートラインに立った対象者は，その場で指定され. もう 1 つのシステムは，動作パターンの乱れが予見されると. た色を着地ターゲットとして，各列にある色ターゲットにすべ. き，そうしたことが起こらないように，未然に対処するシステ. て着地することが求められる。色ターゲットは各列によりラン. ムである。たとえば，歩いていく先に溝があった際に，その溝. ダムに配置されているため，対象者はターゲット位置に応じて. を安全にまたぐことができるように，少し早い段階で歩幅や歩. 常に歩行軌道を修正することが求められる。またターゲット以. 行速度を調節しておく，といったことに役立つ。主として視覚. 外の色は障害物とみなすため，それを踏まずに避けることも合. 情報に基づく状況把握が重要な役割を果たす。視覚情報は，遠. わせて求められる。それ以外の制約条件は特になく，歩行速度. 方の状況をもっとも正確に伝える情報であるため，このシステ. や，ターゲット間の歩数は対象者の任意である。. ムは視覚情報を最大限に利用することになる。. 実験の結果，若齢健常者の場合，MTS 課題遂行時はおよそ. 下向き歩行：予期的制御を阻害？. 3 つ先のターゲットに視線を向けながら歩行していることがわかった。これに対して高齢者の場合，より近い位置に視線が向. 一部の脳卒中片麻痺者においては，歩行通路に危険物がない. けられていた。特に，過去の転倒率と Timed up and Go テス. 安全な状況でも，視線が下向き傾向になる場合がある。筆者の. トの評価に基づいて，転倒危険性が高いと評価された高齢者の. 研究室では，こうした傾向を数量的に把握するため，片麻痺. 場合，下向き傾向となりやすいことがわかった。これらの結果. 者 12 名（平均 50.4 歳，発症後 3 ヵ月以上経過，自立歩行可能）. から，歩行機能の低下と，歩行中の下向き傾向との間には，一定の関連性がみられるといえよう。. ＊. Visuo-motor Control of Locomotion ＊＊首都大学東京人間健康科学研究科教授（〒 192‒0397 東京都八王子市南大沢 1‒1） Takahiro Higuchi, PhD, Professor: Department of Health Promotion Science, Tokyo Metropolitan University キーワード：歩行，視覚，障害物回避. 隙間通過行動：身体を物差しとして環境を知覚する混雑した駅のホームなど，狭い空間を通り抜ける場面では，身体と隙間の空間関係を正確に知覚し，それに応じて適切な衝.

(2) 歩行の視覚運動制御. 637. 図 1 歩行を知覚的に調整する 2 つの様式（文献 1），p. 152，図 3-1-3 より許可を得て転載）. 突回避行動をとる必要がある。具体的には，通過直前での体幹. 要因で起こっていないかを明らかにできる。視覚情報は，遠方. の回旋や，速度の減速，または隙間の中心を正確に通るといっ. の情報を知覚して予見的に歩行を微調整するために役立ってい. た行動が有益である。このうち体幹回旋については，隙間の幅. る。高齢者や脳卒中片麻痺者においては，下向き歩行によって. が肩幅の 1.3 倍よりも狭いときに，体幹を回旋しはじめること. 遠方の環境情報を獲得していないケースや，隙間通過時に最適. がわかっている. 6）. 。すなわち，隙間幅に関する視覚情報は，身. な回避行動の選択が難しいケースがあることがわかった。. 体幅を物差しとした相対値に瞬時に変換され，安全な歩行を実現させている。. 謝辞：本稿で紹介した研究の一部は，科学研究機補助金（若手. 荷物やカバンをもって歩く場合，隙間通過に必要な幅は， “身. 研究 A, 24680068）の助成を受けた。. 体＋モノ”の幅であるため，身体幅に基づく相対値の知覚はキャリブレーションされなければならない。しかしこうした場面でもそのキャリブレーションは歩行中に瞬時になされ，隙間幅が“身体＋モノ”の幅の相対値として処理され，最適な肩回旋行動が実現されている 7）。本研究室では最近，高齢者を対象とした隙間通過行動の研究を行い，「身体に関する感覚入力情報が変化しても，環境に即した最適な歩行パターンを選択できる能力」について検討した（未発表資料）。実験では，狭い隙間を通過する際の接触頻度や体幹回旋行動について測定した。その結果，認知症の疑いがなく，歩行機能も高い高齢者の場合，環境に即した歩行パターンを適応的に選択できることがわかった。ただし，「隙間を通り抜ける際に，できるだけ体幹を回旋しない」という空間的な制約を与えた場合，たとえ歩行機能が正常であっても，接触頻度が若齢者よりも有意に高くなった。この傾向は特に，歩行機能が低いほど顕著であった。. 結びに代えて歩行の制御について知覚・認知的にアプローチすることで，歩行の障害が「必要な情報の欠如」，「情報処理効率の低下」，または「知覚情報を運動情報に変換する過程のエラー」などの. 文献 1）樋口貴広，建内宏重：姿勢と歩行─協調からひも解く．三輪書店，東京，2015． 2） Higuchi T, Yoshida H: Gaze behavior during adaptive locomotion. In: Stewart LC (ed): Eye movement ̶ developmental perspectives, dysfunctions and disorders in humans. Nova Science, New York, 2013, pp. 111‒127． 3）吉田啓晃，中山恭秀，他：脳卒中片麻痺患者の足元を遮蔽した場合の歩行能力変化─歩行中の視覚−運動制御に関する研究．臨床理学療法研究．2011; 28: 51‒55． 4） Yamada M, Higuchi T, et al.: Multitarget stepping program in combination with a standardized multicomponent exercise program can prevent falls in community-dwelling older adults ̶ A randomized, controlled trial. J Am Geriatr Soc. 2011; 61: 1669‒ 1675． 5） Yamada M, Higuchi T, et al.: Maladaptive turning and gaze behavior induces impaired stepping on multiple footfall targets during gait in older individuals who are at high risk of falling. Arch Gerontol Geriatr. 2011; 54: e102‒e108． 6） Warren WHJ, Whang S: Visual guidance of walking through apertures: body-scaled information for aﬀordances. J Exp Psychol Hum Percept Perform. 1987; 13: 371‒383． 7） Higuchi T, Cinelli ME, et al.: Locomotion through apertures when wider space for locomotion is necessary: adaptation to artiﬁcially altered bodily states. Exp Brain Res. 2006; 175: 50‒59．.

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