人間
神経回路
ランニング時
運動環境
左右さ
い
～深層筋から筋活動を計測す
手法を応用～
古屋大学総合保健体育
学センター
秋間
広
教授
大学院生
富田
彩，安藤良介
研究
ープ
東京大学
中京大学
共
研究
大 腿 部 深 層 筋
筋 活 動
計 測
手 法
用 い
ン
ン
中
大 腿 部 筋
群
筋活動
記録
筋活動
コン
ー
神経回路
ン
ン
時
運動環境
左右
い
い
明
人間
身体運動
動力源
骨格筋
収縮
あ
身体運動
膨大
数
筋
収縮
組
合わ
決定
運動制御
研究
人間
持
膨大
数
骨格筋
筋活動
コン
ー
神経回路
以
筋
ー
存在
提唱
筋
ー
未
概念
あ
人間
身体運動
神経回路
力
概念
あ
識
い
本研究
若齢男女
8
速度
高速度
ン
ン
中
い
大腿部筋群
皮膚
貼
筋電図センサー
筋活動
計測
正
値
持
行列
解析
手法
あ
非負値行列因数分解
用い
計測
大腿部筋群
筋活動
ータ
筋
ー
推定
結果
各速度
ン
ン
中
け
肢
10
筋
筋活動
約
4
筋
ー
4
ープ
構成
筋群
コン
ー
い
わ
異
運動環境
地
ン
ン
条件
vs.
坂条件
筋
ー
比較
結果
筋
ー
非常
類似
性
高い
明
本研究
結果
人間
基礎的
身体運動
あ
ン
ン
時
筋活動
コ ン
ー
神 経 回 路
運 動 環 境
左 右
一 貫
い
示唆
い
本研究
成果
ポー
選手
技術向
や 病 気 や 外 傷
身 体 的
害
回 復
目 的
ハ ビ
ー
ョン手法
改善等
役立
期待
本研究成果
学雑
Nature
姉妹
Scientific Reports
2018
4
ポイント
● ン ン 中 骨格筋 計測 筋活動 未知 神経回路 存在 予測 数
学的 手法 用い 人間 筋活動 コン ー 神経回路 筋 ー
運動環境 違い 応答 変化 検討
● 約 4 筋 ー ン ン 時 肢筋群 10 筋 コン ー
い 明
● 筋 ー 地 坂 運動環境 違い 左右 非常 類似
い 明
背景
人間 身体運動 動力源 骨格筋 収縮 あ 身体運動 膨大 数 筋収縮 組 合わ
決定 身体運動中 骨格筋 活動 ベ 身体皮膚 貼 筋電図
センサー 計測 可能 あ 時 複数 筋 計測 筋
活動パターン 調 2009 秋間研究室 世界 先駆け 大腿部
深い部分 あ 深層筋 筋活動 記録 手法 開発 大腿部深層筋 特徴的 筋
活動 明
運動制御 研究 人間 持 膨大 数 骨格筋 筋活動 コン
ー 神経回路 以 筋 ー
注1
存在 提唱 筋 ー
未 概念 あ 人間 身体運動 中枢神経系 コン ー 戦略 解
決法 注目 い 中枢神経系 膨大 数 骨格筋 直接コン ー
いく 筋 ー 介 中枢神経系 骨格筋 簡潔 コン
ー い いう考え 基 い 仮説 図 1 先行研究 歩行あ い 走
行速度 対応 筋 ー コン ー
い 示唆 運
動環境 地面 傾斜 適応 制御
い 否 明 い
本研究 身体運動中 筋
ー 運動環境 柔軟 適応 い
調
研究内容
実験 解析
実験 健常 成人男女8 参加 い 医療現場 用い 超音 波断層装置 太 超音波画像 撮影 身体 表層部 あ 筋組織 皮膚
筋活動 計測 筋電図 注2
センサー 貼付 手法 古屋大学総
運動課題 ベ コンベアー 運動 行う装置 あ 使用
ン ン 運動 ン ン 速度 2.5m/ 遅い ン ン 3.3m/ 快適
ン ン 4.1m/ 早い ン ン あ 各速度 ン ン 地 び
10%傾斜 坂 5.7° 傾斜 2 条件 行い ン ン 中 計測 肢
10 筋 筋活動 数学的処理 施 後 神経回路 存在 予測 数学的 手法 非
負値行列因数分解 筋 ー 抽出 筋 ー 地
坂 運動環境間 比較 運動環境間 け 筋 ー 類似性指標
2 ベ 成分 内積 0.8以 示 場合 筋 ー 類似性 高い 評価
結果
ン ン 中 肢10筋 筋活動 参加者 い 3種類 5種類 筋 ー 90%以 説明 本研究 計測 肢10筋 筋活動
均 約4種類 共通 パターン 存在 わ 図2
次 各種類 筋 ー 地条件 坂条件 比較 一部 筋
ー い 運動環境間 差 筋 ー 類似性
指標 筋 ー 運動環境間 高い類似性
(r > 0.80) (図3) 各種類 筋 ー 速度条件間 い 類似
成果 意義
ラン ング中 下肢10筋 筋活動 大部分 約4種類 筋 説明さ こ
示さ さら そ ら 筋 異 運動環境 左右さ いこ 示唆さ ました
こ ら 結果 ら 人間 神経回路 ラン ング 運動環境 対 微修正 筋活
動 コン ー い 可能性 示 い 研究成果 人間 ン ン
動作 制御戦略 理解 寄与 そらく 人間 行う多く 動作 い も
同様 こ 言え い 予想し います 知見 ポー 選手
技術向 や病気や外傷 身体的 害 患者 健常 神経回路 回復 向
け ハビ ー ョン 経過過程 評価等 応用 いく 期待
用語説明
注1 筋 ー：数多く 筋活動 見 協調性 意味 い 端的 いえ 複
数 筋 時活動 本研究 非負値行列因数分解 (Lee & Seung, 1999) 用
い 抽出 10筋 活動パターン 構成要素 筋 ー 定義 い
注2 非負値行列因数分解： 非負値 正 値 行列 分解 いう数学的
手法
注3 筋電図：骨格筋 運動神経 電気信 受け 収縮 骨格筋 収縮
筋線維 膜 活動電 生 筋電図 活動電 記録 筋活
動 ベ 評価 一般的 骨格筋 皮膚 置い 筋電図センサー
記録 表面筋電図 いい 本研究 本研究 ープ 独自 開発 表面
筋電図法 (Watanabe & Akima, 2009; Watanabe et al., 2009) 用い 表層部 あ
論文情報
雑 ：Scientific Reports 2018 4 13日付け 電子版
論文 ：Muscle synergies are consistent across level and uphill treadmill running
著者：Akira Saito1,2, Aya Tomita3,5, Ryosuke Ando2,4, Kohei Watanabe5, Hiroshi Akima3,4 1. Graduate School of Arts and Sciences, The University of Tokyo
2. Japan Society for the Promotion of Science
3. Graduate School of Education and Human Development, Nagoya University
4. Research Center of Health, Physical Fitness & Sports, Nagoya University
5. School of International Liberal Studies, Chukyo University
