A study on the expansion and application of the neurological basis for clinical use of kinematic synergy in the upper limb

本年度は上肢運動時の上肢全体のシナジーから脊髄活動を推定するための研究環境の構築と上肢到達運動時のシナジーからの脊髄活動の推定を行うことを目標に実施した．研究環境の構築では，三次元動作計測環境の構築および多チャンネル筋電図計測環境の構築を行った．前者では，既存の赤外線カメラを使用し，手指関節から肩甲帯までの上肢全体の三次元解析が実施でき，筋電図計測と同期が可能な環境整備を行った．後者では，本研究経費で16筋の同時計測が可能な筋電図を追加し，既存の筋電図とともに多チャンネルの筋活動計測が可能な環境を構築した．予備実験において，筋活動電位にアーチファクトが混入し，特に小型電極の筋電図に影響があったが，筋電電極の貼付方法を改良し，これを解決した．次いで，健常成人の8肢を対象に，上肢での5方向への到達運動時の上肢全体の三次元動作計測と筋活動の計測を行い，肩甲骨周囲筋，肩関節周囲筋，上腕と前腕の筋，手内筋の計17筋を対象に筋活動計測を行い，非負値行列因子分解による筋シナジー解析を行い，脊髄髄節レベルの活動推定を行った．筋シナジーは2～3個抽出され，主に肩甲帯・肩周囲筋・上腕の筋のシナジーと前腕・手内筋のシナジーに分かれていた．脊髄髄節レベルの活動推定より，到達運動開始時には第3頸髄レベルを中心に活動し，その後に第3より下位の頸髄レベルが活動した．5方向の到達運動で違いはあるが，類似した傾向を示し，到達運動では，運動開始時の上位頸髄レベルの働きが特徴的であった．また，次年度以降に検討する学習課題としての利用可能性を調査するため，健常成人を対象に箸動作の課題固有シナジーの分析を行った．箸動作の課題固有シナジーは示中指の協調運動と母示指の協調運動であった．今後，シナジーに基づいたトレーニングに利用できるか検討する予定である．

本年度は上肢運動時の上肢全体のシナジーから脊髄活動を推定するための研究環境の構築と上肢到達運動時のシナジーからの脊髄活動の推定を行うことを目標に実施した．研究環境の構築では，三次元動作計測環境の構築および多チャンネル筋電図計測環境の構築を行った．前者では，既存の赤外線カメラを使用し，手指関節から肩甲帯までの上肢全体の三次元解析が実施でき，筋電図計測と同期が可能な環境整備を行った．後者では，本研究経費で16筋の同時計測が可能な筋電図を追加し，既存の筋電図とともに多チャンネルの筋活動計測が可能な環境を構築した．予備実験において，筋活動電位にアーチファクトが混入し，特に小型電極の筋電図に影響があったが，筋電電極の貼付方法を改良し，これを解決した．次いで，健常成人の8肢を対象に，上肢での5方向への到達運動時の上肢全体の三次元動作計測と筋活動の計測を行い，肩甲骨周囲筋，肩関節周囲筋，上腕と前腕の筋，手内筋の計17筋を対象に筋活動計測を行い，非負値行列因子分解による筋シナジー解析を行い，脊髄髄節レベルの活動推定を行った．筋シナジーは2～3個抽出され，主に肩甲帯・肩周囲筋・上腕の筋のシナジーと前腕・手内筋のシナジーに分かれていた．脊髄髄節レベルの活動推定より，到達運動開始時には第3頸髄レベルを中心に活動し，その後に第3より下位の頸髄レベルが活動した．5方向の到達運動で違いはあるが，類似した傾向を示し，到達運動では，運動開始時の上位頸髄レベルの働きが特徴的であった．また，次年度以降に検討する学習課題としての利用可能性を調査するため，健常成人を対象に箸動作の課題固有シナジーの分析を行った．箸動作の課題固有シナジーは示中指の協調運動と母示指の協調運動であった．今後，シナジーに基づいたトレーニングに利用できるか検討する予定である．