健康

あなたのステップの隠された春

東京大学の研究者は、私たちの足が速い動きに適応する方法を明らかにしています。人々が高速で飛び乗ると、子牛の主要な筋肉繊維が力が増加するにつれて長くなるのではなく短くなり、それを「負の剛性」と呼びます。この直感に反するプロセスは、脚がより硬くなり、より速い動きを可能にするのに役立ちます。調査結果は、トレーニング、リハビリテーション、さらには義肢やロボットのエクソスケルトンの設計を改善する可能性があります。 ホップしたり、走ったり、ジャンプしたりすると、足がスプリングのように振る舞い、各ステップでエネルギーを吸収して戻します。しかし、これを可能にするためにあなたの筋肉や腱はどうなりますか？トゥエシタ准教授と生命科学部の博士課程の学生川頭博士博士博士号は、運動の跳ね返り、特にホッピング中に筋肉と腱がどのように連携するかを調査しようとしました。 「ホッピングやランニングのような人間の動きは、しばしば春質量モデルによって特徴付けられます。脚は、地面から跳ね返る際に体重を支える春として機能します」とタケチタは言いました。 「私たちの研究では、拘束された条件下でホッピングを具体的に調査し、参加者に膝を維持し、地上接触時間を最小限に抑えるように指示しました。これらの制約は、足首の関節力学の役割を隔離し、足底屈筋の筋肉 - テンドンダイナミクスとして知られているものに焦点を当てることができるため、重要でした。」 これを通して、竹下と岸山は、筋肉繊維がホッピングの頻度に応じて異なる動作をすることを発見しました。遅いホッピング中、筋肉繊維はほぼ一定の長さを維持します。しかし、高速ホッピング中に、力が増加するにつれて積極的に短くなり、負の剛性と呼ばれるものを表示します。この直感に反する動作は、脚の全体的な剛性を高め、より速い動きを可能にします。 「私たちの調査結果は、さまざまな活動中に筋肉機能を理解するための新しいフレームワークを提供します」と川山は述べました。 「筋肉を単に力の発電機と見なすのではなく、腱との動的な相互作用を通じて脚の機械的特性を積極的に調節することを示しました。この視点は、スポーツ科学、リハビリテーション医学、バイオメカニカルエンジニアリングの研究のための新しい道を開きます。」 この調査を実行するために、ペアは最初にこの種の目的のために一緒に行くことはない異なるセンシング装置を統合する必要がありました。彼らは、モーションキャプチャとフォースプレートデータを使用した超音波イメージングを含む同期測定システムを構築しました。すべて同期して、皮膚の下に展開する正しい一連のイベントを理解するために、対応するデータポイントが十分に整合されていることを確認しました。 「超音波イメージング部分は特に要求が厳しかった。画像を収集した後、岸山は数千の超音波フレームから筋肉繊維データを手動でデジタル化した」とタケタは述べた。 「このプロセスは非常に時間がかかり、労働集約的であり、各ホッピングサイクル全体で筋肉繊維の長さの微妙な変化を正確に追跡するために細部に細心の注意を払う必要がありました。研究プロセスの各段階では、独自の問題に対する慎重に設計されたソリューションを必要とし、データ収集から解釈への旅全体を技術革新と概念的な創造の両方を要求しました。」 ホッピングの作用は、活動が自然に空間的に制約されており、バインドされていないものよりも変数が少ないため、研究者が適切な観察実験を設計するのに役立ちました。しかし、彼らは自分たちのアイデアをラボから、ある日ランニングトラックに導くつもりです。そして、この種の研究は、より効果的なトレーニングを提供するためにアスリートとトレーナーが引き出す知識の組織に餌を与え、それがリハビリテーションに関与する人々を助けることができます。これらの将来の方向は、単純化された実験室のタスクで観察される基本的な生体力学的原理と、人間が日常生活と運動活動で行う複雑で実世界の動きとの間のギャップを埋めるのに役立ちます。 #あなたのステップの隠された春