ラットの神経筋骨格モデルに基づく後肢障害物回避歩行

摘要

本研究はラットの歩行運動を対象とする．ラットやマウスは，運動生成に関与する脳神経系の働きを調べるための実験動物として用いられているため［1,7-10,16, 18,21］，神経筋骨格系の数理モデルを構築し，動力学シミュレーションを介して脳神経系の機能的役割を調べることができれば，理解の大きな助けにな．ると考えられる．我々はこれまでに，ラットの詳細な解剖データに基づく後肢筋骨格モデルと，神経生理学的知見に基づいた歩行の神経制御モデルを構築し，それらを統合することで，ラットの後肢歩行運動に関する神経筋骨格モデルを構築している「14，15］．更に，動力学シミュレーションの結果を，ラットの歩行中のキネマテイクスデータや筋電図データと比較することで，動力学的に妥当な歩行運動を再現することを確認している．本研究では，ラットの障害物の跨ぎ越し歩行に着目する．障害物の跨ぎ越しでは，通常の歩行と異なり，障害物の距離や高さなどを認識し，一姿勢を保持しつつ，どこで跨ぎ越すか，その際どのように肢を動かすかなど時間的·空間的に統合された高度な制御が必要となる．そこで，神経生理学的知見に基づいて，これまで構築したモデルを拡張し，このような障害物回避歩行の動力学シミュレ「シヲンを行った．特に，感覚情報に基づく運動調整モデルを導入す畠ことで，障害物回避歩行における神経制御系の機能的役害のこついて調べたので報告する．