多自由度身体運動の制御・学習過程の解明

運動制御・制御系が、身体全体の多自由度にわたる動きをどのように協調させながら、運動の成否に関わる低次元の量を制御しているのかという問題はこれまで十分に検討されてこなかった。本研究は、(1)多自由度を有する冗長な身体運動の制御・学習機序の解明、(2)その機序の視点から実践的な全身運動制御・学習動態の解明、(3)この機序を利用した動作変容システムを開発することを目的とする。今年度、各目的に関連して実施した研究の概要は以下のとおりである。(1)我々が昨年度開発したスティック到達運動課題中、先端のカーソル位置およびスティックの角度に視覚的な外乱を与え、それに対するフィードバック応答と次試行における運動学習応答を調べた。その結果、いずれの外乱によっても両応答が観察された。スティック角度への外乱はカーソル位置に影響を与えないため修正する必要がないにも関わらず、修正応答を引き起こし、その結果、肝心のカーソル位置にずれが生じてしまうという興味深い結果が得られた。(2)マーカーレスモーションキャプチャ技術を用いて測定するAIGIA社のシステムを用いて、様々な競技レベルのゴルファーのゴルフショットを対象とした計測を開始した。これにより弾道データと身体動作データの関連性を大量のデータを用いて分析できるようになった。(3)実際の身体運動時に関節角度のデータを計測し、その身体データ依存性の筋電気刺激を加えるシステムを開発した。関節角度の計測には、スーツに縫い込んだ伸縮性の歪みセンサ(C-STRETCHセンサ)およびAzure Kinectセンサにより計測し、リアルタイムで角度、角速度に依存して筋電気刺激強度を変調させることのできるLabViewプログラムを作成した。このシステムにより、歩行、走行、スクワット、投球動作など多様な動作中に筋電気刺激を加え、動作に外乱を印加することが可能となった。

運動制御・制御系が、身体全体の多自由度にわたる動きをどのように協調させながら、運動の成否に関わる低次元の量を制御しているのかという問題はこれまで十分に検討されてこなかった。本研究は、(1)多自由度を有する冗長な身体運動の制御・学習機序の解明、(2)その機序の視点から実践的な全身運動制御・学習動態の解明、(3)この機序を利用した動作変容システムを開発することを目的とする。今年度、各目的に関連して実施した研究の概要は以下のとおりである。(1)我々が昨年度開発したスティック到達運動課題中、先端のカーソル位置およびスティックの角度に視覚的な外乱を与え、それに対するフィードバック応答と次試行における運動学習応答を調べた。その結果、いずれの外乱によっても両応答が観察された。スティック角度への外乱はカーソル位置に影響を与えないため修正する必要がないにも関わらず、修正応答を引き起こし、その結果、肝心のカーソル位置にずれが生じてしまうという興味深い結果が得られた。(2)マーカーレスモーションキャプチャ技術を用いて測定するAIGIA社のシステムを用いて、様々な競技レベルのゴルファーのゴルフショットを対象とした計測を開始した。これにより弾道データと身体動作データの関連性を大量のデータを用いて分析できるようになった。(3)実際の身体運動時に関節角度のデータを計測し、その身体データ依存性の筋電気刺激を加えるシステムを開発した。関節角度の計測には、スーツに縫い込んだ伸縮性の歪みセンサ(C-STRETCHセンサ)およびAzure Kinectセンサにより計測し、リアルタイムで角度、角速度に依存して筋電気刺激強度を変調させることのできるLabViewプログラムを作成した。このシステムにより、歩行、走行、スクワット、投球動作など多様な動作中に筋電気刺激を加え、動作に外乱を印加することが可能となった。