姿勢制御系におけるスティフネス調節機構の解析

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人間は,力学的に不安定な直立姿勢を視覚や前庭覚などの情報に基づくフィードバック制御によって姿勢の安定化を行っているが,姿勢の安定性を左右する要素には,収縮レベルに比例して増加する筋の粘弾性と,外力によって関節を受動的に動作させたときに生じる伸張反射,が存在する。これら3者の間には,何らかの機能分担がおこなわれているものと考えられるが,従来は個別に計測することが不可能であったため,その調節機構は不明であった.本研究では,われわれが開発した高速機械外乱発生装置を用いて,姿勢制御中の足関節にステップ状の回転外乱を加え,そのときの反力と足関節角度を計測し,その経時変化波形の伸張反射発生以前から,足関節粘弾性を,以降から伸張反射感度を,個別に推定するシステムを開発し,バイオメカニズム学会に論文投稿した.粘弾性の計測に関する実験では,開眼,閉眼なと視覚条件を変えて健常者実験を行ったところ,頭部搭載型ディスプレイを用いて開眼で視覚刺激を与えたときには,姿勢情報が得られない閉眼と同等の条件であるにもかかわらず,閉眼よりも姿勢安定性が高いことが確認され,日本ME学会に論文投稿した.また,立位中の粘弾性と伸張反射の計測は,本研究が最初に成功例である.実験結果からは,両脚立位では伸張反射の寄与率が高く,片脚立位では粘弾性の寄与率が高くなること,また両者の総和としての周波数特性が,相補的変化によって,ほぼ一定に保たれていること,などが明らかになり,計測自動制御学会に論文投稿した.