高齢者における示指と足部の
3 分間セルフペース・タッピング運動の特性
弘前大学大学院保健学研究科保健学専攻
提出者氏名： 松 嶋 美 正
所 属 ： 健康支援科学領域 老年保健学分野
指 導 教 員 ： 對 馬 均
目 次
略語一覧...2
緒 言...3
序 論...8
方 法...9
結 果...12
考 察...16
結 語...18
総 括...19
謝 辞...20
引用文献...21
英文要旨...26
略語一覧
CPG : セントラル・パターン・ジェネレータ（Central Pattern Generator）
CV：変動係数（Coefficient of variation）
緒 言
―研究の背景―
■ 近年の高齢者像について
本邦における高齢者人口の増加率は，世界的にみても突出しているのは言 うまでもない。1970年に高齢者人口の割合は 7%となり「高齢化社会」に突 入した。さらに1994年に14%で「高齢社会」となり，2002年には高齢者人 口の割合は18.5%で世界一となり，現在においては「超高齢社会」となった。
そして，2013年の総人口における高齢者人口の割合は24.8%となり，さらに 今後，いわゆる「団塊の世代」が高齢者になるに従い2042年まで高齢者人口 は増加する1）と言われている。したがって，医学・医療，介護分野における 高齢者対策は，今後なお一層必要性が増大することは述べるまでもない。こ の超高齢社会に対応すべく様々な対策が考案されている。例えば，経済産業 省は高齢者の就労促進，消費，産業の活性化などである2）。
しかしながら，高齢者に対する身体機能的な対策は，遅れていると考えら れ，その内容は再考する必要があるだろう。最近の高齢者は昔の高齢者と比 較して若返っているという報告もある。いわゆる「元気」高齢者の増加であ る。2002年に高齢者人口の割合は17.3%であったが，その当時の高齢者の歩 行速度は，すでに11歳若返っている3）という報告がある。2000年に介護保 険制度が施行され，まだ介護サービスが提供され始めてから 2 年の段階であ る。
今日，歩行速度は高齢者のバイタルサインの一つとみなされており，高齢 者の身体機能を総合的に反映する最もよい指標であるとされ，歩行速度が速 い高齢者ほど生活機能を維持しやすく余命も長くなる4，5）と報告されている。
これら高齢者の身体機能，歩行能力の向上は，高齢者向けの筋力トレーニン グ方法の検討6）や，各都道府県，地域で行われている転倒予防教室，健康体 操教室など健康づくりに対する取り組みが効果を上げてきていると考える。
高齢社会，高齢者というと身体機能的に「虚弱」というイメージが先行し
てしまうが，実際には65歳以上の高齢者のうち要介護後の割合は2020年で
約18％に留まると予想され，残りの約8割は自立的な高齢者である7）という
報告されている。一般に，高齢者の身体機能は加齢とともに低下していくこ とが知られ，個人差が大きくなることが特徴である 8，9）。したがって，超高 齢社会の約 8 割を占めるいわゆる「元気」高齢者の身体機能をさらに向上さ せることは，より高齢者が自立的な生活を営んでいく上で必要不可欠なもの である。
■ 高齢者における歩行リズムの変調
歩行速度の増加などによる高齢者の若返りは，筋力トレーニング方法の再 考や地域活動により効果が表れてきたと言える。しかし，今後さらに，この 自立的な高齢者の身体機能，歩行能力の向上を目指すならば，歩行自体を見 直す必要があるだろう。
そこで，歩行能力を表すパラメータについて考える。基本的に歩行能力は，
時間，距離，歩数によって表すことが可能である。上述した高齢者も速度と いった観点から考えると向上したと言える。しかしながら，健常な高齢者に おいても歩行周期にばらつきが認められ，転倒との関連性も認められている
10-13)。歩行周期とは，片側の踵が接地して，次に同側の踵が接地するまでの
一連の動作を１歩行周期という。この報告を踏まえると，歩行能力の向上は，
その速度の向上だけで良いとは言い切れない。歩行周期は，上下肢の一連の 動作の繰り返しであり，その協調的な運動の正確性が必要であり，その破た んが転倒に繋がる。歩行のみならず，動作・運動の規則性は日常生活を営む 上で大切なことである。したがって日常的な運動の規則性は，どこで生じ，
どこで調整されているのかを考える必要がある。
■ リズム生成機構と小脳について
通常，哺乳類の日常生活は規則的な運動，動作の繰り返し（心拍，呼吸，泳ぎ，
羽ばたき，移動，歩行など）で成り立っていることが多い14)。この繰り返しの運動，規
則正しいリズムを形成する機構ついては，主に２つの研究がなされてきた。それは，
動物実験などによる歩行リズム生成機構と，人間によるタッピング課題などのパフォ ーマンスにより検証されたモデルである。前者は，動物実験などにより詳細にその 部位を同定できているが，後者はあくまでパフォーマンスの変化により検証された 数理学的モデルである。
歩行リズム生成機構（Central Pattern Generator；CPG）は，脊髄に存在し，
主に哺乳類の移動15-17)，歩行に関して重要な役割を果たし，上位中枢からの入力 により歩行リズムを生成する18)上位中枢とは，視床下部，中脳，小脳に存在する歩 行誘発野のことである19-21)。また，脊髄のCPGに関する情報は腹側脊髄小脳路
（ventral spinocerebeller tract; VSCT），各種体性感覚の受容器の情報は背側 脊髄小脳路（dorsal spinocerebeller tract; DSCT）を介して小脳にフィードバック され，上下肢の運動のタイミングを調節する22,23)。
もう一つのリズムに関する機構は，示指などのタッピング課題から実証されている 発振器モデルである24,25)。これらの研究は，歩行リズムのように動物実験が不可能 なため，そのリズム生成機構が，どこに存在するのかは不明なため対象者のパフォ ーマンスの結果から神経学的モデルが構築されてきた。この二つのリズムを生成す る機構の研究は，その方法は違うが，どの研究においても小脳の重要性を述べて いる。小脳は，上下肢の協調性において時間・空間的調整に重要な役割を果たす
ため26-28)，リズム生成機構に関与していることは明らかである。
■ 運動のばらつきについて
高齢者の歩行周期の不規則性（ばらつき）は，上述した通り健常高齢者に おいても生じる。また，小脳疾患による運動失調の運動のばらつきは言うま でもないが，著名な中枢機能に疾患を有さない健常高齢者のタッピング課題 のばらつきも，加齢とともに増加する29)。身体機能の加齢変化により運動の ばらつきは，歩行周期とタッピング課題において同様に生じる。先行研究に より，リズム生成部位は共通の見解を得ていないが，運動の協調性，時間調 節機能としての小脳の役割を重要視しているところは共通である。また，タ
ッピング課題のばらつきの研究は，小脳疾患などで多く挙げられる29-32）。 運動のばらつきにおける研究は，歩行における研究よりもタッピング課題 で多い。高齢者の場合，運動の時間-空間的なばらつきは，多数の関節の円滑 な動作を確保するため運動は遅くなり増加する33-36）と報告されている。この 運動のばらつきは，加齢による中枢機能と末梢構造（筋，神経，感覚受容器，
関節など）の退行性変化が原因とされている34,37）。
しかし，これらの運動のばらつきは，様々なタッピング課題により解明さ れてきた。先行研究のタッピング課題は，まず外的刺激の有無によって分け られる。次に，使用する示指が片側なのか両側なのか，また示指の動かし方 も前後や左右といったように，ひとえに“タッピング課題”と言っても様々で ある。さらに外的刺激は，タッピング速度を指定するもの，タッピングの回 数も様々である。また，課題はこれらの条件を組み合わせて行うため，さら に複雑さを増す。どの課題も複雑なものであり，特に加齢による末梢構造の 退行性変化を反映しやすい課題であり，高齢者に使用するには検討の余地が あると思われる。
■ タッピング課題の方法について
一般的にタッピング課題は，運動の正確性，安定性を抽出する神経生理学 検査のひとつである38）。それは疾患を有する者の検査から，脳の活動部位の 解明などイメージグの研究と幅広く行われている39）。もちろん，中枢性の疾 患，小脳疾患やパーキンソン病患者ではタッピング課題の運動に時間-空間的 なばらつきを認める28-31）。
しかし，タッピング課題の方法は様々であり，その検査，研究目的により 異なる。その方法は大きく分類すると，上述したように外的刺激とそれを用 いないもの（セルフペース）に分類される。タッピング課題の検査で多く用 いられる外的刺激は，メトロノームによる聴覚，パソコンによる視覚刺激な どである39）。外的刺激によるタッピング課題は，対象者に対する刺激の条件 を一致させることはできる。しかし，外的刺激による課題は加齢による末梢
構造の変化，視覚，聴覚などの入力低下，また高齢者の個体差の影響を避け ることはできない。また，タップする方法は，示指を用いるものが多いが，
両側を使用する場合や示指を前後，左右に動かす場合には多関節を使用する 複合的な運動であり，両示指など複数の手指を使用する場合，高い協調性が 必要とされると考える。このような課題も，高齢者の場合，筋，神経，関節 といった退行性変化の影響が大きく反映されると考える。
さらに高齢な中枢性疾患の患者にとっては，疾患による末梢構造の変化の 影響もある。疾患を有する対象者の研究だけでなく高齢者における運動の正 確性の検査（研究）は，外的刺激によるタッピング課題の測定がほとんどで あり，その運動が遅くなりばらつくと報告されている。また，動作緩慢の定 義は一貫したものではなく，タッピング間隔は 0.1～3.0Hz であり 29,40），大 きな幅がある。本当に高齢者は，中枢性の疾患がなくても末梢性の構造変化 により，運動が緩慢となり，運動のばらつきが生じるという点については議 論の余地がある。したがって，中枢性の運動のばらつきを抽出したい場合，
外的刺激によるタッピング課題の検査では，末梢構造の退行性変化の影響を 受けやすいため，様々な受容器に加齢変化を伴う高齢者には適当ではない。
末梢構造の変化の影響を少なくするためには，外的刺激や特別な条件を加え ないセルフペースのタッピング課題の方が，より高齢者の中枢の時間調節機 能を反映することが可能であると思われる。
以上，述べてきたような諸点を背景として，本研究では高齢者におけるリ ズ生成機構の退行性変化について，示指と足部の 3 分間セルフペース・タッ ピング運動の特性から解明する。
序 論
一般に小脳疾患患者では，四肢の運動の時間－空間的なばらつきが認めら
れるが 29-31），そうした徴候(sign)についての診断学的な検査として示指や足
部によるタッピング課題が用いられている38）。一方，神経障害のない高齢者 においてもこうしたタッピング課題における運動のばらつきが報告されてい る27,40）。
この要因として考えられているのは筋，神経，感覚受容器，関節などの退
行性変化(regressive change)であり，これらの退行性変化が動作の正確性の
低下を引き起こすことから，精度を確保するために運動速度が低下し，結果 的に運動がばらつくと報告されている33-37)。また高齢者と若年者の上肢の多 関節運動を比較した研究では，高齢者では円滑な動作が行えなくなるため，
運動の時間－空間的なばらつきが増加するという報告もある34,41）。
しかし，これらの先行研究で用いられているタッピング課題は，肩や肘を 含むような多関節の複合運動や，視覚，聴覚刺激に合わせて実施するものな どである。さらに計測回数や計測時間についても，限られた範囲で行なわれ ており，その回数は数回から40) 30回程度で30,42-44)，計測時間も最長で1分 間と短時間である45）。したがって，そうした研究結果は加齢による退行性変 化の限られた部分のみを反映したものと考えられる。日常生活が呼吸，咀嚼，
歩行などのような単純な運動の繰り返しにより成り立っている46）ことを考慮 すると，単純な運動課題を 1 分以上持続的に行なった時の運動のばらつきを 検討することは重要である。
本研究の目的は，手と足の単関節運動によるタッピング課題を 3 分間持続 的に実施した場合の，運動のばらつきに及ぼす加齢の影響について明らかに することである。
方 法
1．対象者
対象者は，地域の体操教室に参加している高齢者で，体操教室の会場まで 徒歩，自転車，自動車で来ることができる人たち 20 名（平均年齢 72.9±7.0 歳）である。また，つくば国際大学の学生から募集した若年者20名（平均年
齢21.6±1.6歳）を対照群とした。対象者に神経筋疾患，循環器疾患，脳卒中
などの既往などがある場合は，対象から除外した。なお，高齢者の認知機能 についてはMini-mental state Examination （MMSE）47）の結果から，全員 に問題がないことを確認した。また全対象者がエディンバラ利き手検査 48）
とChapman利き足検査49）の結果から，右利きと判定された。
本研究は，つくば国際大学ならびに弘前大学医学研究科の倫理委員会の承 認を得た上で，参加者全員からインフォームドコンセントを得て実施された。
2．タッピング課題と測定方法
本研究で使用したタッピング課題は，右手示指の中手指節間関節による屈 曲／伸展の繰り返し運動（示指タッピング）と右足部の足関節による屈曲／
伸展の繰り返し運動（足部タッピング）である。対象者がこれらの課題運動 を，任意の速度（セルフペース）で一定間隔を保ちながら 3 分間実施した時 のタッピング間隔と回数が測定された。なお示指と足部の課題を行なう順番 については，対象者ごと無作為とした。単関節運動によるタッピングとした 理由は，平易な運動で習熟が不要であることと，基本的な運動調整能力を反 映するという判断からであり，セルフペースによる 3 分間という持続運動と した理由は，先行研究ではカバーされていない未知の条件であること，及び 疲労や慣れの影響を含め，自律的に備わっているリズム形成機構がより反映 されるという仮説によるものである。
①示指タッピングの測定
対象者は静かな場所で標準的な椅子に腰かけ，利き手の前腕をテーブルの
上に置き，肘関節を軽度屈曲位，前腕を回内位とした。測定装置としては，
タップする力の影響を少なくするためタップする力の影響を少なくするため
49）パーソナルコンピュータ（ASUS社製ノートパソコン EeePC X101CH） に接続されたペンタブレット（Wacom社製ペンタブレットBamboo Fun）を 使用した。対象者は示指タッピング課題として，机の上にあるタッチパッド を利き手の示指でタップした。（図1）
②足部タッピングの測定
対象者は静かな場所で標準的な椅子に腰掛け，足関節，膝関節ともに軽度 屈曲位とした。測定装置としては，ワイヤレスタッチパッドのボタン(Logicool
社製TP500)をタップしやすいように床に置いて使用した。対象者は足部のタ
ッピング課題として，床に置かれたワイヤレスタッチパッドのボタンを，利 き足の母指の基底部でタップした（図2）。
③データの記録
示指及び足部タッピング課題を実施している際のタッピング間隔と回数は，
ホットスーププロセッサー（Hot Soup Processor, HSP）51）というプログラ ムミング・ツールで作成した測定プログラムにより，1000Hz のサンプリン グ周波数で，それぞれ，3分間記録された。
3．データ解析
若年者群，高齢者群のセルフペースにおける示指，足部のタッピング間隔 のばらつきの指標として，3 分間の平均タッピング間隔と一回ごとのタッピ ング間隔のばらつきを変動係数（Coefficient of variation；CV）により算出 した。CVは各個人の標準偏差を平均で除した割合である。また，3分間にタ ップした回数を180秒で除したFrequency値(Hz)を「タッピング速度」とし た。なお，各タッピング課題での最初の10回のタップについては検討からは 除外し，11回目のタップから3分間のデータについて分析した。
データの統計学的分析として，タッピング速度およびタッピング間隔のば らつきの若年者群と高齢者群での比較検討については，繰り返しのある 2 元
配置分散分析を用いて行なった。また，各課題のパフォーマンスに及ぼす疲 労の影響を検討するため，3 分間のタッピングを前半と後半に分けて，タッ ピング速度およびタッピング間隔のばらつきの相違について比較検討を行っ た。さらに，各課題におけるタッピング速度とタッピング間隔のばらつきの 関連性について，Spearman の順位相関係数を用いて検討した。なおタッピ ング課題で測定された最初の10回のタップは，タッピング間隔のばらつきの 検討からは除外して分析した。統計学的有意水準は5%未満とし，すべての分 析はSPSS15.0により行った。
図1. 示指におけるタッピング課題
図2. 足部におけるタッピング課題
結 果
1. タッピング速度について（表1）
若 年 者 群 と 高 齢 者 群 の 示 指 の タ ッ ピ ン グ 速 度 は ， そ れ ぞ れ ， 平 均 2.13±0.68Hz，平均2.09±0.58Hzであり，両者に有意差は認められなかった。
足部のタッピング速度においても，同様に，若年者群と高齢者群の値に有意 差は認められなかった（それぞれ平均1.86±0.57Hz，平均1.86±0.36Hz）。一 方，示指のタッピング速度と足部のタッピング速度の比較では，若年者群，
高齢者群のいずれにおいても，示指のタッピング速度の方が有意に高かった
（それぞれp＜0.01）。
2. タッピング間隔のばらつきについて（表1）
若年者群の示指のタッピング間隔のばらつき（CV）が平均 6.20±1.78%で あったのに対して，高齢者群の示指のタッピング間隔のばらつき（CV）は平
均9.75±5.34%であり，高齢者群のばらつきが有意に大きかった。足部のタッ
ピング間隔のばらつき（CV）においても，若年者群（平均 6.56±2.29%）と 高齢者群（平均9.16±5.72%）の間に有意差が認められ，高齢者群のばらつき が大きかった。これに対して示指のタッピング間隔のばらつきと足部のタッ ピング間隔のばらつきの比較では，若年者群，高齢者群のいずれにおいても 有意差は認められなかった。
若年者群 高齢者群
示指 2.13 (0.68) 2.09 (0.58)
足部 1.86 (0.57) 1.86 (0.36)
示指 6.21 (1.78) 9.75(5.34)
足部 6.56 (2.29) 9.16(5.72)
表1 タッピング間隔の速度とばらつき Mean (SD)
速度 (Hz)
ばらつき (CV(%))
(CV: Coefficient of variation) **P < 0.01 *P < 0.05
*
*
** **
3.タッピング速度およびタッピング間隔のばらつきの前半と後半での比較
（表2）
示指と足部におけるタッピング速度とタッピング間隔のばらつきを，前半 と後半で分割し比較検討を行なった。若年者群の示指のタッピング速度につ いてみると，前半では平均 2.19±0.63Hz であったのに対して後半には平均 2.10±1.70Hz と有意な低下が認められた（p＜0.01）。高齢者群の示指のタッ ピ ン グ 速 度 に つ い て も ， 前 半 （ 平 均 2.16±0.48Hz） よ り も 後 半 （ 平 均 2.05±0.71Hz）に有意な速度の低下が認められた（p＜0.01）。この傾向は足 部におけるタッピング速度でも確認され，若年者群（前半：平均1.90±0.56Hz， 後半：平均 1.82±0.57Hz）でも高齢者群（前半：平均 1.94±0.36Hz，後半：
平均1.80±0.35Hz）でも，3分間の課題の後半に速度が有意に低下していた。
一方，タッピング間隔のばらつき（CV）については，若年者群，高齢者群の いずれにおいても，課題の前半と後半の間に有意な差は認められなかった。
若年者群 高齢者群 若年者群 高齢者群
前半 2.19 (0.63) 2.16 (0.48) 前半 1.90 (0.56) 1.94 (0.36)
後半 2.10 (1.70) 2.05 (0.71) 後半 1.82 (0.57) 1.80 (0.35)
前半 5.61 (2.13) 10.7 (8.33) 前半 6.01(2.58) 8.83(5.16)
後半 6.06 (2.21) 11.5 (8.55) 後半 6.92(2.70) 8.10 (4.92)
つき (%))
ばらつき
（CV(%))
oefficient of variation)
タッピング間隔の速度とばらつきにおける前半と後半の比較 Mean (SD)
示指 足部
（Hz) 速度（Hz)
ばら
（CV
(CV: C
表2
速度 ** ** ** **
4. 示指タッピングと足部タッピングの関連性について （図3）
示指のタッピング速度と足部のタッピング速度の関連性をSpearmanの相 関係数からみると，若年者群（r=0.79, p<0.01）でも高齢者群（r=0.52, p<0.05） でも有意な正の相関が認められた。これに対して，示指のタッピング間隔の ばらつきと足部のタッピング間隔のばらつきの関連性については，高齢者群
（r=0.56, p<0.01）でのみ有意な正の相関が認められた。
若年者群
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
示指
足部 rs ＝ 0.79
(P < 0.01)
(Hz) (Hz)
高齢者群
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
示指
足部
rs ＝ 0.52 (P < 0.05) (Hz)
(Hz) タッピング速度
若年者群
0 5 10 15 20 25 30
0 5 10 15 20 25 30
示指
足部 rs = 0.37 (n.s.)
高齢者群
0 5 10 15 20 25 30
0 5 10 15 20 25 30
示指
足部
rs = 0.56 (P < 0.01) タッピング間隔ばらつき
(CV (%): Coefficient of variation)
図 3 示指，足部のタッピング速度およびばらつきの関連性について
5. タッピング速度とタッピング間隔のばらつきの関連性 （図4）
タッピング速度とタッピング間隔のばらつきの関連性については，若年者 群と高齢者群のいずれにおいても，また示指タッピングおよび足部タッピン グのいずれにおいても有意な相関は認められなかった。
0 5 10 15 20 25 30
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
タッピング速度 タッピング間隔ばらつき (CV) rs = 0.19 (n.s.)
(Hz) 足部
0 5 10 15 20 25 30
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
タッピング速度 タッピング間隔ばらつき (CV)
rs = 0.10 (n.s.)
(Hz) 示指
若年者群
0 5 10 15 20 25 30
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 タッピング速度
タッピング間隔ばらつき (CV)
(Hz) rs = -0.09 (n.s.)
示指
0 5 10 15 20 25 30
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
タッピング速度 タッピング間隔ばらつき (CV)
(Hz) rs = -0.05 (n.s.)
足部 高齢者群
(CV (%): Coefficient of variation)
図 4 示指，足部のタッピング速度とばらつきの関連性について
考 察
本研究では，若年者群と高齢者群との間で，セルフペースで行なうタッピ ングの速度に差は認められず，示指課題で共に平均2.1 Hz前後，足部課題で も共に平均 1.86Hz と同等で，高齢者群に加齢によるタッピング速度の低下 は認められなかった。これに対して，タッピング間隔のばらつきについては，
若年者群と高齢者群との間で有意差が認められ，示指課題においても足部課 題においても，高齢者群のばらつきの方が大きかった。このように，セルフ ペースで行なうタッピングの場合，速度の点では加齢の影響はないものの，
ばらつきの点では，加齢の影響を受けることが明らかとなった。先行研究に おいても，高齢者の場合，メトロノームのような外的刺激などにより最大の パフォーマンスが要求された場合には，運動速度は低下するとされている
33,40)が，セルフペースの場合には若年者群と高齢者群の間にタッピング速度
の差は認められないと報告されている52)。タッピンク課題の速度には，筋骨 格系など末梢構造の機能状態が大きく反映するとされているが，本研究のよ うなセルフペースでのタッピングに必要な運動機能は基本的なレベルに留ま るため，加齢の影響は現われにくいものと思われる。
一方，加齢の影響が大きかったタッピング間隔ばらつきに影響を及ぼすの は，冒頭でも述べたような，小脳などの中枢神経系の機能状態である。小脳 は運動の協調性，タイミングに重要な役割を果たし 27,53,54)，外部からの入力 に対して運動を調整していると報告されている55)。これに加えて，外部から の情報が少ないセルフペースで行なうタッピングでも小脳がタイミング調整 の役割を果たしていると報告もある56,57)。また小脳の退行性変化については，
近年のニューロイメージングの研究において，加齢による小脳実質の萎縮，
プルキンエ細胞の減少が報告されている58-60)。本研究の対象となった高齢者 においても，こうした小脳を中心とした中枢神経系の退行性変化がタッピン グ間隔のばらつきをもたらしたものと考える。このように，セルフペースで 行なうタッピングにおけるタッピング速度とばらつきは，加齢に伴い，それ
ぞれ異なる要因の影響を受けることが示唆される。この考えは，いずれの群 においても，タッピング速度とばらつきの間に関連性が認められなかったこ とからも支持される。
つぎに，示指課題と足部課題のパフォーマンスの比較という点から結果を 分析してみると，タッピング速度の点で，足部課題の方が示指課題より遅い ことが確認された。これは，若年者と高齢者に共通して同様に認められるこ とから，加齢の影響ではなく，足部の構造的・機能的特徴を反映したもので，
足部の運動が示指の運動より粗大な運動であることによるもの思われる。一 方，タッピング間隔のばらつきは，示指課題と足部課題の間で差がなく同程 度であった。また，本研究の高齢者群ではこの二つの課題のばらつきに正の 相関関係が認められた。Keeleら 44)の研究において，手指と足部のタッピン グパフォーマンスが相関することが報告されていることや，Yamanishiら24)
やSemjenら 61)が提唱する内的リズム形成の神経機構から考えると，示指タ
ッピングと足部タッピングのタイミングは同一の神経機構からリズムが形成 されているものと考える。
本研究では，先行研究ではカバーされていなかった，1 分以上の持続的タ ッピンク課題における運動のばらつきに着目し，課題時間を 3 分間に設定し て実験を行なった。その結果，3 分間の課題時間を前半と後半に分けた分析 では，いずれの群，および課題においても，後半にタッピング速度が減少す ることが明らかとなった。その一方で，タッピング間隔のばらつきについて は，いずれの場合にも変化が認められないことも確認された。こうした傾向 は，対象の年代にかかわらず認められたことから，加齢の影響は少ないもの と思われる。セルフペースを条件としてタッピング課題を 1 分以上の持続的 に行なう場合，慣れや疲労などの要因により運動速度は低下するが，タッピ ンクのリズムについては，内的リズム形成機構により保たれるものと考える。
本研究の限界は，対象が活動的ないわゆる“元気高齢者”に限定されている 点と，中枢神経系の関与についての考察がタッピングのパフォーマンスに基 づいた間接的検証の範囲に留まっている点である。また，本研究では関節可
動域や筋力などの運動機能評価は行わなかったが，加齢における末梢構造の 変化を確認する意味でも，これらの機能評価を実施すべきであったと思われ る。これらの点を課題として，今後，虚弱高齢者を対象とした研究や，対象 者の脳の画像診断による追究を進めることが望まれる。加えて，本研究では 高齢者における中枢と末梢機能の退行性変化について検討が行なわれたが，中 枢機能に関しては，パフォーマンステストであるため，間接的検証の範囲に留まっ た。これについては対象者の脳の画像診断などの実施により，具体的な結果が必 要と考える。また，加齢における末梢構造の変化を確認する意味から，対象者の筋 力測定などを行う必要があったと推察される。また，歩行周期との関連性を検討す ることも今後の課題である。
結 語
以上，本研究では高齢者タッピング運動に及ぼす加齢の影響に着目し，特に，
近位関節を含まない手足の単関節運動，セルフペース，一分以上持続する運 動課題という前例のない 3 つの条件で実験が行なわれた。研究所見から，セ ルフペースで実施する手足の単関節タッピング運動では，加齢の影響は運動 の速度よりもばらつきに現れやすいことが明らかとなり，この種のタッピン グには内部リズム形成機構の退行性変化が反映されることが示唆された。ま た，手と足のタッピングパフォーマンスには差があるものの，加齢の影響や 内部リズム形成機構の反映という点では差はないことから，臨床的スクリー ニングとしてタッピング課題を用いる場合は，対象者の条件に合わせて手あ るいは足のいずれかの課題を選ぶことができるものと思われる。また測定時 間としては，運動速度やばらつきの変化を見極めるためには，前後半で差が 認められなかったことから 1 分半程度行なうことが重要と思われる。以上の 知見は，高齢者のみならず，中枢神経疾患患者のタッピングを解明する上で，
一助となるものと考える。
総 括
高齢者の身体機能は退行性変化し，運動は緩慢となり，円滑性を失い様々な動 作に影響を及ぼす。高齢者における運動の正確性の低下は，中枢性と末梢性の 双方の影響が考えられ，各々の影響の程度を把握することは困難である。しかし，
身体機能検査においても，検査，測定の条件設定によっては，高齢者の中枢機能 の変化を，より反映しやすくなるものと思われる。
そこで，運動の課題としては，末梢構造の退行性変化の影響を少なくするため，
単関節の屈曲，伸展の任意の速度による繰り返し運動とし，高齢者における動作の 安定性，正確性の低下の原因を明らかにすることを目的としてタッピング課題を実 施したところ，高齢者と若年者に速度の差はなく，また速度とばらつきに関連性が 認められなかった。しかし，ばらつきにおいては，両群間に差が認められた。
以上のように，セルフペースのタッピング運動では，加齢による速度の減少は認 められなかったことから，末梢機能の影響の少ない検査課題であることが推察され る。加えて，加齢による運動のばらつきの増加が認められたことから，高齢者のセル フペースでのタッピング課題に現れる運動の不規則性は，末梢構造の加齢変化よ りも中枢機能の退行性変化を反映しているものと考える。
謝 辞
本研究を遂行するにあたり，ご協力いただきましたすべての対象者の皆様 に深く感謝申し上げます。また，弘前大学大学院保健学研究科健康支援額領 域老年保健学分野の對馬均教授におかれましては，終始あたたかい励ましと 多大なるご指導を賜りましたことを深く感謝申し上げます。
そして，データ収集にご協力いただきました茨城県立健康プラザ，つくば 市谷田部総合体育館体操教室，青森県弘前市デイサービス城西の皆様，有益 なるご助言とご協力を賜りましたつくば国際大学医療保健学部理学療法学科 の澤田和彦教授，漆畑俊哉講師，高尾敏文講師に感謝申し上げます。
さらに，データ収集のフィールドとしてご快諾をいただき，ご協力を賜り ました，茨城県立健康プラザの大田仁史氏，大森葉子氏，つくば市谷田部総 合体育館において体操教室を開催している笹原美智子氏，青森県弘前市デイ サービス城西のスタッフの皆様に感謝申し上げます。
引用文献
1) http://www.stat.go.jp/data/jinsui/new.htm （2014-01-11）
2) http://www.meti.go.jp/committee/sankoushin/kihonseisaku/004_02_00.pdf
（2014-01-11）
3) 鈴木隆雄，他：日本人高齢者における身体機能の縦断的・横断的変化に 関する研究．厚生の指標，53：1-10，2006．
4) Shinkai, S., Watanabe, S., Kumagai, S., et al. (2000). Walking speed as a good predictor forthe onset of functional dependence in a Japanese rural community population. Age Ageing, 29, 441-446.
5) Studenski, S., Perera, S., Patel, K., et al. (2011). Gait speed and survival in older adults, Journal of American Medical Association, 305, 50-58.
6) 新井武志，大渕修一，他：高負荷レジスタンストレーニングを中心とした運動 プログラムに対する虚弱高齢者の身体機能改善効果とそれに影響する身体・
体力諸要素の検討．理学療法学，30：377-385，2003.
7) http://www.soumu.go.jp/main_content/000226641.pdf (2014-01-11)
8) Samson MM, Meeuwsen IB,et al. Relationships between physical performance measures, age, height and body weight in healthy adults. Age Ageing,29:235-42.
2000.
9) 南 雅樹，出村慎一，他：高齢期における形態及び体力要因の加齢変化とそ の性差．体力科学，47：601-616，1998.
10) Hausdorff JM,Edelberg HK : Increased gait unsteadiness in community- dwelling elderly fallers. Arch Phys Med Rehabil, 78 : 278-283. 1997.
11) Hausdorff JM : Gait variability: methods, modeling and meaning. J Neuroeng Rehabil, 20: 2 -19, 2005.
12) Hausdorff JM, Edelberg HK, et al. The relationship between gait changes and falls. J Am Geriatr Soc, 45: 1406. 1997.
13) Hausdorff JM,Rios DA. Gait variability and fall risk in community-living older
adults. Arch Phys Med Rehabil, 82: 1050-1056, 2001.
14) Yakovenko S, McCrea DA, et al : Control of locomotor cycle durations. J Neurophysiol, 94 : 1057-1065, 2005.
15) Grillner S : Neurobiological Bases of Rhythmic Motor Acts in Vertebrates.Science, 228 : 143-149, 1985.
16) Dietz V : Spinal cord pattern generators for locomotion. Clin Neurophysiol, 114 : 1379-1389, 2003．
17) Rybak IA, Shevtsova NA, et al : Modelling spinal circuitry involved in locomotor pattern generation: insights from deletions during fictive locomotion. J Physiol, 577: 617-639, 2006.
18) Rossignol S, Dubuc R, et al : Dynamic sensorimotor interactions in locomotion.
Physiol Rev, 86: 89-154, 2006.
19) Whelan PJ : Control of locomotion in the decerebrate cat. Prog Neurobiol, 49:
481-515, 1996.
20) Mori S : Integration of posture and locomotion in acute decerebrate cats and in awake, freely moving cats. Prog Neurobiol, 28: 161-195, 1987.
21) Mori S, Matsui T, et al : Stimulation of a restricted region in the midline cerebellar white matter evokes coordinated quadrupedal locomotion in the decerebrate cat. J Neurophysiol, 82: 290-300, 1999.
22) Arshavsky YI, Berkinblit MB, et al : Origin of modulation in neurones of the ventral spinocerebellar tract during locomotion. Brain Res, 43: 276-279. 1972.
23) Arshavsky YI, Berkinblit MB, et al : Recordings of neurones of the dorsal spinocerebellar tract during evoked locomotion. Brain Res,43 : 272-275, 1972.
24) Yamanishi J, Kawato M, et al : Two coupled oscillators as a model for the coordinated finger tapping by both hands. Biol Cybern, 37: 219-225, 1980.
25) Semjen A, Ivry RB : The coupled oscillator model of between-hand coordination in alternate-hand tapping: a reappraisal. J Exp Psychol Hum Percept Perform, 27: 251-65, 2001.
26) Kandel E.R., Schwartz J.H., et al : The Cerebellum: Principles of neural science:
5th ed, pp.960-981, McGraw-Hill Press, New York, 2013.
27) Ivry RB,Keele SW : Timing Functions of The Cerebellum. J Cogn Neurosci, 1 : 136-152, 1989.
28) Elliott MT, Wing AM, et al : The effect of ageing on multisensory integration for the control of movement timing. Exp Brain Res, 213: 291-298, 2011.
29) Shimoyama I, Ninchoji T, et al : The finger-tapping test. A quantitative analysis.
Arch Neurol, 47: 681-684, 1990.
30) Spencer RM, Zelaznik HN, et al : Disrupted timing of discontinuous but not continuous movements by cerebellar lesions. Science, 300: 1437-1439, 2003.
31) Spencer RM, Ivry RB, et al : Role of the cerebellum in movements: control of timing or movement transitions? Exp Brain Res,161: 383-396, 2005.
32) Goerres GW, Samuel M, et al : Cerebral control of unimanual and bimanual movements: an H2(15)O PET study. Neuroreport, 9: 3631-3638, 1998.
33) Diggles-Buckles V : Age-related slowing.: Sensorimotor impairment in the elderly. pp73-87: Kluwer Academic; 1993.
34) Seidler RD, Bernard JA, et al : Motor control and aging: links to age-related brain structural, functional, and biochemical effects. Neurosci Biobehav Rev, 34: 721-733, 2010.
35) Seidler RD, Alberts JL, et al : Changes in multi-joint performance with age.
Motor Control, 6 : 19-31, 2002.
36) Seidler RD, He J, et al : Coactivation to reduce variability in the elderly. Motor Control, 2:314-30,1998.
37) Faulkner JA, Larkin LM, et al : Age-related changes in the structure and function of skeletal muscles. Clin Exp Pharmacol Physiol, 34: 1091-1096, 2007.
38) Notermans NC, van Dijk GW, et al : Measuring ataxia: quantification based on the standard neurological examination. J Neurol Neurosurg Psychiatry, 57: 22-6,
1994.
39) Witt ST, Laird AR, et al : Functional neuroimaging correlates of finger-tapping task variations: an ALE meta-analysis. Neuroimage, 42: 343-356, 2008.
40) Krampe RT, Engbert R, et al : Age-specific problems in rhythmic timing.
Psychol Aging, 16: 12-30, 2001.
41) Contreras-Vidal JL, Teulings HL, Stelmach GE. Elderly subjects are impaired in spatial coordination in fine motor control. Acta Psychol :25-35,1998.
42) Yamanishi J, Kawato M, Suzuki R. Two coupled oscillators as a model for the coordinated finger tapping by both hands. Biol Cybern,37: 219-225,1980.
43) Robertson SD, Zelaznik HN, Lantero DA, Bojczyk KG, Spencer RM, Doffin JG, Schneidt T. Correlations for timing consistency among tapping and drawing tasks: evidence against a single timing process for motor control. J Exp Psychol Hum Percept Perform, 25: 1316-1330,1999.
44) Keele SW, Pokorny RA. Do perception and motor production share common timing mechanism: a correlation analysis . Acta Psychol,60:173-191,1985.
45) Del Olmo MF, Cheeran B, Koch G, Rothwell JC. Role of the cerebellum in externally paced rhythmic finger movements. J Neurophysiol,98: 145-152, 2007.
46) Marder E, Rehm KJ. Development of central pattern generating circuits. Curr Opin Neurobiol,15: 86-93, 2005.
47) Folstein MF, Folstein SE "Mini-mental state". A practical method for grading the cognitive state of patients for the clinician. J Psychiatr Res,12:189-198,1975.
48) Oldfield RC. The assessment and analysis of handedness: the Edinburgh inventory. Neuropsychologia, 9: 97-113.1971.
49) Chapman JP, Chapman LJ, Allen JJ. The measurement of foot preference.
Neuropsychologia,;25: 579-584,1987.
50) Keele SW, Ivry RB : Force control and its relation to timing. J Mot Behav, 19 : 96-114, 1987.
51) http://hsp.tv/ (2013-09-20)
52) Wishart LR, Lee TD, et al : Effects of aging on automatic and effortful processes in bimanual coordination. J Gerontol B Psychol Sci Soc Sci, 55: 85-94, 2000.
53) Lisberger SG, Thach WT. The Cerebellum. In: Kandel ER, Schwartz JH, Jessell T, Siegelbaum S, Hudspeth AJ, editors. Principles of neural science. 5th ed. New York: McGraw-Hill Press; 2013. p.960-981.
54) Elliott MT, Wing AM, Welchman AE. The effect of ageing on multisensory integration for the control of movement timing. Exp Brain Res,213:291-298, 2011.
55) Ivry RB, Spencer RM, et al : The cerebellum and event timing. Ann N Y Acad Sci, 978 : 302-317, 2002.
56) Rijntjes M, Buechel C, et al : Multiple somatotopic representations in the human cerebellum. Neuroreport, 10 : 3653-3658, 1999.
57) Rao SM, Harrington DL, et al :Distributed neural systems underlying the timing of movements. J Neurosci, 17 : 5528-5535, 1997.
58) Raz N, Gunning-Dixon F, et al : Age and sex differences in the cerebellum and the ventral pons: a prospective MR study of healthy adults. AJNR Am J
Neuroradiol, 22:1161-1167, 2001
59) Raz N, Lindenberger U, et al : Regional brain changes in aging healthy adults:
general trends, individual differences and modifiers. Cereb Cortex, 15:
1676-1689, 2005.
60) Zhang C, Zhu Q, et al : Aging of cerebellar Purkinje cells. Cell Tissue Res, 341:
341-347, 2010
61) Semjen A, Ivry RB. The coupled oscillator model of between-hand coordination in alternate-hand tapping: a reappraisal. J Exp Psychol Hum Percept Perform, 27: 251-265, 2001.
Abstract
CHARACTERISTICS OF 3-MIN SELF-PACED TAPPING MOVEMENT OF THE INDEX FINGER AND ANKLE-TOE IN THE ELDERLY
Yoshimasa Matsushima
Department of Development and Aging,
Hirosaki University Graduate School of Health Sciences
【Introduction】
The increase rate of the elderly people population in Japan is prominent worldwide. So-called "baby-boom generation" becomes elderly people;
follow it, and the elderly people population increases until 2042. Therefore, as for the medicine, the medical care, the elderly people measures in the field of care, the need will increase still more in future.
However, it will be necessary for the contents of the measures to reconsider it. The recent elderly people have the report to become younger as compared with previous elderly people. It is the increase of so-called
"healthy" elderly people. These elderly people occupy approximately 80%
of the elderly people population in 2020. Therefore, we think that the measures of these elderly people come in a stage to reconsider it.
In previous research, the gait speed of healthy elderly people increased, but there is the report that association with the fall was found in by the variability of the gait cycle.
As for the gait, it is found that rhythm is formed in CPG in the spinal cord.
Also, in the study of the tapping task on rhythm, a neurologic model is built. The study on these two rhythm is different in the method, but is
common at the point where cerebellum plays an important role in.
Examinations of the tapping task are used for the patients with cerebellar disease well.
There are more studies in the variability of the movement by tapping than a gait. The movement becomes late, and, for elderly people, the variability of the movement increases to secure a large number of joints smooth movement. It is assumed that the variability of this movement is caused by a central function by the aging and regressive change of the peripheral structure (muscle, nerves, sensory receptor, joint).
However, as for the variability of these movements, various tapping tasks are used, and the method is not common. Also, it is complicated and thinks these tasks that there is room to examine it to apply to elderly people. Therefore, a purpose of this study is to determine whether movement varies by a simple tapping task in elderly people.
Objectives: We examined the effects of age on the speed and variability of continuous tapping movement of the hands and feet over 3 min.
Methods: Tapping speed and variability of tapping interval during 3-min self-paced tapping tasks for the index finger and ankle-toe were compared between groups of 20 young people and 20 active elderly people.
Results: No effect of age on tapping speed was found, but the variability of tapping interval decreased with age. Both groups showed no correlation between speed and variability, and the speed of the ankle-toe task was slower than that of the index finger task. There was a correlation between variability of the index finger task and that of the ankle-toe task in the elderly group. Movement speed was slower in the second half of the 3-min task time in both groups, but there was no difference in the degree of variability.
Conclusions: Variability in self-paced single-joint tapping movement of the hands and
feet may reflect regressive changes in the mechanisms of internal rhythm formation. In addition, for clinical screening, it is useful to conduct the task for a min and half or more to evaluate any changes in movement speed and variability.
Key words: elderly, self-paced tapping, speed, variability, cerebellum
