研究者詳細 - 青木　信裕

【はじめに、目的】二重課題とは，同時に複数のことを行う課題である。この二重課題では，単一の課題を行う一重課題よりも各課題において巧緻性や反応時間などの精度が低下する。これは，ヒトが一度に遂行出来る課題量には限界があることを示している。そして，この限界を規定する因子として，ワーキングメモリが挙げられる。ワーキングメモリとは，目標に向かって情報を処理しつつ，一時的に必要な事柄の保持を行う脳の一領域であり，保持出来る情報量に限界を持つ。また，ワーキングメモリが保持できる情報量は，トレーニングによって増加する。このことから，ワーキングメモリのトレーニングを行うことで同時に遂行出来る課題量が増え，二重課題条件下での各課題の精度低下を防げる可能性があると考えた。そこで本研究では，運動課題を用いた二重課題に焦点を当て，ワーキングメモリ容量の増加が二重課題条件下での運動精度にどのような影響を及ぼすか明らかにすることを目的とした。【方法】対象は健康な男子大学生24 名とした。初期評価として，二重課題条件下での運動課題，ワーキングメモリ容量の測定を行った。その後「ワーキングメモリトレーニング群」「二重課題条件下運動トレーニング群」「コントロール群」に割付け，2 週間の介入後，初期評価と同様の最終評価を行った。ワーキングメモリトレーニング群は，パソコンに次々と表示される円の位置と順番を記憶し，のちに再生する方法を用いた介入を行った。二重課題条件下運動トレーニング群は，評価で用いた二重課題条件下での運動課題を介入として行った。二重課題条件下での運動課題は，右下肢の等尺性収縮と左上肢の肘屈曲運動を同時に行う課題とした。第一課題は，事前に測定した右下肢伸展ピークトルクの20%及び40%を目標トルクとし，等尺性収縮にて目標トルクを維持させる課題とした。同時に行う第二課題として，前方のスクリーンに表示された合図に反応して，肘関節を出来るだけ速く強く屈曲方向へ等尺性収縮する運動を行わせた。下肢運動能力の評価には，実際に測定された下肢伸展トルクと目標トルクとの差の積分値を用いた。上肢運動能力の評価には，上腕二頭筋の表面筋電図より算出したpre motor time（PMT）と整流平滑化筋電図（ARV）を用い，得られたPMTの逆数とARVの積を評価指標とした。さらに，介入前後の二重課題能力の変化を評価するために，上肢と下肢の運動能力評価値から散布図を描き，分布の変化をカイ2 乗検定にて検定した。ワーキングメモリ容量の測定は，パソコン画面に表示される複数個の正方形の色判別課題を行い，結果を点数化した。得られた結果から各群および介入前後の2 つを要因とした二元配置分散分析を実施し，2 つの要因間で交互作用があった場合，多重比較として単純主効果の検定を行った。いずれも有意水準は5%とした。【倫理的配慮、説明と同意】本研究はヘルシンキ宣言に基づき，事前に研究目的や測定内容等を明記した書面を用いて十分な説明を行った。その上で被験者より同意を得られた場合のみ測定を行った。【結果】ワーキングメモリ容量は，全ての群において介入前後で有意に変化しなかったものの，ワーキングメモリトレーニング群において平均値が高値を示した。また，介入前後における散布図の分布の偏りは20%条件で全ての群で有意に変化した。一方，40%条件ではワーキングメモリトレーニング群，運動トレーニング群において分布の偏りが有意に変化した。【考察】下肢40%条件コントロール群のみ二重課題条件下での運動能力改善を認めなかった。これは40%条件では20%条件より負荷量が多く，必要とする注意量が増えたため各運動へ十分な注意を配分出来ず学習が進みにくかったことが原因であると考える。一方，ワーキングメモリトレーニングを行うことで，実際の運動を行っていないにも関わらず20%条件，40% 条件いずれも二重課題条件下の運動能力に改善を認めた。これは，ワーキングメモリトレーニングに伴うワーキングメモリ容量の増加が，上肢，下肢の各運動に十分な注意を配分することが出来たためであると考える。本研究結果より，ワーキングメモリトレーニングによるワーキングメモリ容量の増加は二重課題条件下の運動精度を改善する可能性が示唆された。【理学療法学研究としての意義】日常生活の動作や運動は，複数の動作を同時に行うことで成立している。今回，ワーキングメモリトレーニングにより二重課題条件下の運動が改善した。この結果は，認知課題を行うことで，運動の改善が得られることを表している。この事実から，長期臥床の患者様やケガからのスポーツ復帰を目指すアスリートなど，運動を十分に行えない環境にいる者に対し，従来の運動療法に加えて認知面からも運動機能を改善できる可能性が示唆された。

DOI CiNii

スクワット動作における膝関節角度変化に伴う中間広筋の活動特性

河合誠, 谷口圭吾, 齋藤輝, 青木信裕, 秋間広, 片寄正樹

体力科学 ( (一社)日本体力医学会 ) 61 ( 6 ) 581 - 581 2012年12月

J-GLOBAL

皮膚入力が最大発揮筋力と運動調節機能に及ぼす影響

金子文成, 青木信裕, 速水達也, 柴田恵理子, 松田直樹, 三浦隆, 岩嵜徹治

日本臨床スポーツ医学会誌 20 ( 4 ) S188 2012年10月

J-GLOBAL

荷重環境下スクワット肢位で多方向性に加わる負荷に対する下肢筋の方向依存的活動

青木信裕, 金子文成, 片寄正樹, 横井孝志, 山下敏彦

日本整形外科学会雑誌 86 ( 3 ) S530 2012年03月

J-GLOBAL

膝関節の運動に関与する下肢筋における膝関節運動方向依存的機能の探索

金子文成, 青木信裕, 片寄正樹, 山下敏彦

日本整形外科学会雑誌 86 ( 2 ) S72 2012年02月

J-GLOBAL

神経筋電気刺激の最大刺激強度と漸増時間が筋収縮による関節トルクに及ぼす影響

榊善成, 金子文成, 青木信裕, 滝川光一, 大西郁夫

日本理学療法学術大会 ( JAPANESE PHYSICAL THERAPY ASSOCIATION ) 2011 ( 0 ) Fa0181 - Fa0181 2012年

【はじめに、目的】神経筋電気刺激（Neuromuscular Electrical Stimulation：以下NMES）とは，電気刺激で筋を刺激し収縮させる方法である。これまでに我々の研究グループは，NMESにおける最大刺激強度の増加，または漸増時間の延長に伴い，上腕二頭筋への刺激によって生じる肘関節屈曲角度が大きくなることを報告した（榊ら，2010）。また，最大刺激強度の増加に伴い，刺激によって生じる肘関節屈曲トルクが大きくなることを報告した（榊ら，2011）。我々は，運動補助手段として新しいシステムによる機能的なNMESを開発している。その実現のためには，刺激条件とそれによって生じる関節トルクとの関係を明らかにする必要がある。NMESを実施する際の刺激条件として，漸増時間がある。漸増時間とは，電気刺激開始から最大電気刺激に至るまでの時間であり，重要な設定のひとつである。しかし，漸増時間の違いが関節トルクに与える影響は明らかではない。本研究では，独立変数をNMESの刺激条件である最大刺激強度と漸増時間とした場合に，それらとNMESで生じる関節トルクとの関係を明らかにすることを目的とした。【方法】対象は，神経学的・整形外科学的な既往歴，現病歴のない男性15名とし，対象側は右側とした。測定姿勢は端座位とし，前腕を実験台上に置いた。その肢位は，肩関節軽度屈曲，内外転・内外旋0°，肘関節屈曲45°，前腕回外とした。NMESの実施には，低周波治療器（イトーES420）を使用した。刺激電極は，陰極を上腕二頭筋筋腹中央，陽極を肩峰に貼付した。刺激条件の設定は，刺激周波数50Hz，パルス幅400μsとし，対称性二相性のパルス波を用いた。最大刺激強度は10mA，15mA，20mA，25mAとし，強い痛みを生じない範囲とした。また，漸増時間は1秒，2秒，3秒，4秒，5秒，6秒に設定した。関節トルクの計測にはオリジナル装置を作成し，センサとして動ひずみ測定器（DPM-612B）を使用した。動ひずみ測定器から出力された電圧をサンプリング周波数1kHzでA/D変換した後に，オリジナルプログラム（LabView 2011）を用いて高域遮断10Hzでフィルタ処理を行った。その後オフラインで関節トルクに換算した。関節トルクは，漸増時間の区間における肘関節屈曲最大トルクを用いた。得られた結果は，最大刺激強度（10mA，15mA，20mA，25mA）と漸増時間（1秒，2秒，3秒，4秒，5秒，6秒）を要因とした反復測定による二元配置分散分析を実施した。交互作用があった場合，単純主効果の検定を実施した。いずれも有意水準は5%未満とした。【倫理的配慮、説明と同意】本研究はヘンシンキ宣言に沿って実施した。また，事前に研究内容等の説明を十分に行った上で，同意が得られた被験者を対象として実験を行った。【結果】関節トルクは，漸増時間，最大刺激強度ともに有意な主効果があった（漸増時間：F=5.71，p=0.01，最大刺激強度：F=42.62，p＜0.0005）。さらに，これら二要因には有意な交互作用があった（F=4.69，p=0.01）。単純主効果の検定の結果，最大刺激強度25mAにおいて，漸増時間1秒，2秒，3秒と比較して6秒における関節トルクが有意に高値を示した（1秒：p＜0.0005，2秒，3秒：p=0.04）。全ての漸増時間において，最大刺激強度10mAと比較して20mA，25mAにおける関節トルクが有意に高値を示した（1秒，2秒，3秒，4秒，5秒，6秒：p＜0.0005）。また，最大刺激強度15mAと比較して25mAにおける関節トルクが有意に高値を示した（1秒：p=0.01，2秒，3秒，4秒，5秒，6秒：p＜0.0005）。そして，漸増時間2秒，4秒，6秒においては，最大刺激強度15mAと比較して20mAにおける関節トルクが有意に高値を示した（2秒，4秒，6秒：p=0.04）。さらに，漸増時間6秒においては，最大刺激強度20mAと比較して25mAにおける関節トルクが有意に高値を示した（p=0.01）。【考察】本研究結果から，最大刺激強度が同様であるにも関わらず，漸増時間の延長に伴い刺激により生じる関節トルクが大きくなることが明らかになった。Gorgeyらは，刺激時間が長くなると，運動単位の動員数が増加すると報告した（Gorgey et al, 2008）。本研究においては，漸増時間の延長によって，上腕二頭筋の運動単位の動員数が多くなり，関節トルクの生成に貢献した可能性がある。よって，NMESにおいて目的とする関節トルクを生じさせるためには，刺激条件として漸増時間を考慮する必要があることが示唆された。【理学療法学研究としての意義】本研究は，中枢神経系の障害などにより自発的運動が困難な症例に対して，筋へ適切な制御を行うためのNMESの刺激条件を考えるための，基礎的知見になると考える。

DOI CiNii

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<青木 信裕>

Misc - 青木 信裕

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