歩行における左右の足の交互運動は厳密には制御されていない―歩行障害の原因究明、新たなリハビリ手法・歩行支援装置への応用に期待―

　我々は、左右の足を交互に前に出して歩きます。この左右交互の関係性が崩れてしまうと歩行機能の低下を招くため、左右の足はきっちりと交互に前に出すように比較的厳密に制御されていると予想されていましたが、歩行における複雑な身体運動のために、その実態は未解明でした。

　青柳富誌生 情報学研究科教授、青井伸也 大阪大学教授、荒井貴光 海洋研究開発機構研究員らの研究グループは、左右の足を協調的に動かす肢間協調の制御様式を位相縮約理論に基づく位相振動子を用いてモデル化し、健常者の歩行中の計測データを用いたベイズ推定により推定しました。その結果、これまでの予想に反して、左右の足の交互運動は、左右交互の関係から少しくらい外れても、元に戻そうとするような制御は働いておらず、この関係性は必ずしも厳密には制御されていないことを世界で初めて明らかにしました。

　歩行中の左右の足の協調性は加齢や脳疾患によって減退してしまい、歩行機能の低下を招いてしまいます。本研究成果により明らかにした肢間協調の制御様式が加齢や脳疾患によってどのように変化するかを今後調べることで、歩行機能が低下する原因の究明や、新たなリハビリ手法・歩行支援装置の開発などにつながると期待されます。

　本研究成果は、2024年9月20日に、国際学術誌「Communications Biology」に掲載されました。    

「歩行は定型的な運動なので、その運動から外れた場合には、すぐに元に戻した方が安定な歩行を実現でき、有利な制御戦略であるように思えますが、必ずしもそうではないことが明らかにされました。制御様式の決定には、エネルギー効率や機動性などさまざまな要因が関与します。本研究の数理的な手法により制御様式を定量的に推定することで、運動制御の実態が明らかにされるだけでなく、将来的には歩行障害の原因究明や歩行支援装置の開発などにつながることが期待されます。」（青井伸也）