人間の感覚・運動機能の理解と機能改善・向上のための研究

Abstract

人間の生存にとって身体運動機能は必要不可欠である. 我々の研究グループでは, 超高齢社会の日本で顕在化している運動機能の低下, 脳や身体の障害に起因する運動困難など様々な問題に対処するため, 人間の感覚・運動機能を正しく理解して, これらの機能を改善・向上させることのできる技術の開発を行っている. 我々は, 主に機能的磁気共鳴画像装置（fMRI）を使った脳の神経基盤の可視化, 行動学実験による脳の作動原理のモデル化, さらには精巧な筋骨格モデルを使った動作シミュレーションなど, 多角的な研究手法を用いて, これらの問題に対処している. 本稿では, 特に, 運動準備脳活動からその後に実行される運動の内容を推定する技術, 他者の動作を観察・予測することにより無意識のうちに観察者の運動を変化させる介入技術, さらには人間の全身運動を正確にシミュレーションできる精巧な人体筋骨格モデルの研究成果を紹介し, 今後の研究の展望を解説する. このような多角的アプローチを1つの研究グループで行っている例は世界でも稀有であり, こういった融合研究は, 人間の感覚・運動機能の包括的な理解を可能にし, 健康, 医療, 福祉, リハビリテーションやスポーツ分野などにイノベーションを起こすことが期待できる.

Sensorimotor function is a requisite for human existence. In our group, we try to understand how human sensorimotor system works and to develop intervention techniques that may boost sensorimotor functions, in order to solve impairment and disorder of sensorimotor functions that have become evident in the super-aging Japanese society. In our group, we adopt multiple experimental approaches, which are quite rare and unique even in the world, namely visualizing neuronal substrates using functional magnetic resonance imaging, modeling of how the brain works based on behavioral data, and computer simulation of actions using an elaborate human musculoskeletal model and so on. In this paper, we introduce our recent research outcomes, especially, a decoding technique that allows us to read-out content of motor actions from preparatory brain activity, an intervention technique that may implicitly change observer's motor actions by predicting other's motor outcomes, and development of an elaborate human musculoskeletal model allowing us to perform precise computer simulation of entire body actions. Such interdisciplinary approaches may enable us to reach comprehensive understating of how human sensorimotor systems work and to expect significant innovations in the broader fields of healthcare, welfare, rehabilitation and sports.