本研究では, 表面筋電図 (表面運動単位活動電位) 逆解析により運動単位の構造推定を試みた. 表面運動単位活動電位 (表面MUAP) は筋周囲方向に並べた多点表面電極列を用いて計測した. 計測した表面MUAPから, 逆解析により等価電流双極子の深さと強度を推定した. 逆解析は, MUAPモデルによる表面電位と, 計測した表面MUAPとの差を最小にするパラメータ (深さ, 強度等) を探索することにより実行した. 次に, 半径と筋線維密度をパラメータとする運動単位モデルを用いて表面電位を生成し, その逆解析により, 深さと強度の推定値と運動単位の半径と筋線維密度の関係を明らかにした. この数値シミュレーションで得られた運動単位の構造と逆解析推定値との関係を, 表面MUAPの逆解析結果に適用することにより活動運動単位の領域サイズと筋線維密度を推定した.

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7歳～15歳の男子545名、女子541名の右足について、長径12項目、高径2項目、幅径•周径各1項目の生体計測を行い、各計測値および示数値(プロポーション)の年齢推移とその性差について検討した。踵から指端や中足端までの長さおよび甲の高さの成長は男女とも12歳までほぼ並行するが、男子は13歳でスパートし、女子は12歳でほぼ成長が止まる。足幅では女子も14歳まで成長がつづく(男子は不明)。足根部の長さは9歳前後から男子が女子をしのぐようになり、以後性差は漸増する。この結果、男子は女子よりも足根部が相対的にやや長い。指節部の長さは、母指を除き、男女とも思春期頃から相対的に長くなる。また、女子は男子に較べ、外側指が相対的にやや長い。身長に対する足の大きさ(比足長)は思春期前後から男子が女子を上まわりつつ漸減し、性差は加齢とともに強まる。1950年代の資料との比較から、とくに女子において足の成長の早熟化傾向が見出された。

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サル類の樹上運動への最高の適応としての腕渡り動作を取り上げ,喉頭腔を特殊化しなかったヒトの動作時の喉頭動態について,新たに開発された高解像度内視鏡ビデオシステムを用い,直接,喉頭の動態を観察すると共に,動作ならびに筋の作用機序の面から喉頭括約作用の動作への関与について検討した。
腕渡り動作時,被験者の経験している運動形態の差異により,喉頭動態ならびに上肢・上肢帯筋群の活動様式に差異が認められた。喉頭動態に関しては,二次元平面運動(柔道・剣道)経験者では喉頭閉鎖が観察されたが,三次元空間運動(体操)経験者では喉頭は終始開放されていた。筋活動様式に関しては,二次元平面運動経験者の場合,右手懸垂スイング時に上腕骨の内転動作に参画していると考えられる,三角筋前部,大胸筋胸肋部に顕著な放電の出現・増大が観察され,これらの放電の増大時に喉頭括約が認められた。
二次元平面運動経験者の場合,内転動作時に運動支援として胸郭の固定が必要となり,胸腔内圧をあげるための喉頭括約作用が要求されるようになったものと考えられる。一方,三次元空間運動経験者の場合,同時期,三角筋前部,大胸筋胸肋部の顕著な放電の出現は観察されず,喉頭括約は認められなかった。また,二次元平面運動経験者でも右手懸垂スイング時,三角筋前部の放電は減少傾向を示し,大胸筋胸肋部に顕著な放電の減少が認められた場合,喉頭括約は認められなかった。
これらのことから,肩関節への負荷状態により,運動支援としての胸郭の固定が必要となり,胸腔内圧をあげるための喉頭括約作用が要求されるようになったものと考えられ,ヒトの動作と喉頭括約作用との関係について,肩関節への負荷量の状態に起因する運動支援としての前庭ヒダ・声帯ヒダの関与の存在を強く示唆するものであった。

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成長期のラットに, 強制走行運動, あるいはオペラント条件づけによる二足起立運動を負荷し, 異なる様式の運動負荷が大腿骨の緻密骨質の厚さに及ぼす影響を骨幹の80箇所について比較検討した。その結果, 運動負荷の様式によって骨質の付加形成される領域が異なることが明らかになった。さらに, 個々の緻密骨質厚の増加領域は, それぞれ異なった筋の付着部と密接な対応関係がある可能性が示唆された。筋収縮力は, 重力とともに骨に加わる主要な力の成分として作用し, 負荷様式によって異なった影響を骨幹部全体の構造力学的特性に及ぼすが, 筋の付着部周辺では局所的な緻密質の形成に関与するものと考えられた。

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重心計上にて種々の立位姿勢を保持させ,立位姿勢の安定性の加齢に伴う変化について調べるとともに,下肢筋力(底屈力,背屈力,母指屈曲力)を測定し,立位姿勢の安定性と下肢筋力との関係について検討した。その結果,安楽立位および前傾姿勢の安定性は60歳代以上において低下するのに対し,後傾姿勢の安定性は30歳代で低下しはじめることが明らかとなった。それぞれの姿勢に関与する筋力の加齢に伴う変化の様相は安定性の変化と類似していた。また筋力と安定性との相関からみて,前傾•後傾のような比較的大きな筋力を必要とする姿勢では,安定性の規定要因として筋力の重要性が増大すると考えられた。

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成長期のラットに強制走行運動を負荷し,同時に栄養条件を変えて,これらの要因 が動物の大腿骨の断面特性値に与える影響をしらべた。運動負荷にはストレスが少ないと考 えられる新式トレッドミルを用い,飼育スケジュールは,運動負荷と摂食の時間帯を一定に 設定して自発運動量や摂食量に生ずる個体差が少なくなるように配慮した。運動負荷は,大 腿骨の断面積にほとんど影響を及ぼさないが,摂食量にかかわりなく大腿骨中央部の骨幹断 面を扁平化させ,主軸の基準線に対してなす角度を前後方向に近づくように回転させる効果 を示した。栄養制限は,大腿骨の横断面積を小さくするが,他の断面特性値にはほとんど影 響を与えなかった。

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足部形状の個人差を明らかにするため,男女各152名について計測された右足の生体計測項目21項目の主成分分析を行なった。この結果抽出された形の因子を代表するような示数を考案し,これを用いてクラスター分析を行い,足型の分類を試みた。この結果,男女とも1)足軸の位置,2)ボール部の足軸に対する傾き,3)ボール部の幅,4)甲の高さ,の4つの形の因子が抽出された。クラスター分析の結果,男女とも4人以上から成るクラスターが7つできた。人数が最も多いクラスターを標準型とすると,標準型に入るのは男子で42%,女子では35%である。また,女子は男子よりも個人差が大きいようであり,男子では足の幅が広いタイプ(31%)が,女子では甲の高いタイプ(37%)がかなり多い。現代日本人の足部形状の個人差は,履物による足の変形の影響をふくんだものなので,履物の影響を受けない状態ではどのような個人差があるのかを明らかにするためには,靴を履かない集団の調査が必要である。

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サル（霊長類）のロコモーションを調べる実験研究の多くは，直立二足歩行というヒト独自のロコモーション様式の進化と適応に関する手がかりを得ることを目的として行われてきた．研究は大きく２つに分けられ，ひとつは二足歩行へ至る進化と適応を探るもの，もうひとつは二足性獲得後の歩行の進化と適応に関する手がかりを得ようとするものである．筆者は，前者に関連して，直立二足歩行の獲得に大きな影響を与えたとされている木登り運動の分析を，後者に関連して高度に二足訓練されたサルの歩行分析を行っている．それらの具体例を通して，霊長類ロコモーションの実験的研究の実状について簡単に紹介する．

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In order to clarify the effect of exercise on the walking performance and the muscle volume in lower limbs, elderly athletes long continuing to be trained and untrained elderly were compared with regard to their muscle cross-sectional area (CSA) of m. psoas major, thigh muscle and crus muscle and their walking ability. The subjects used consisted of thirty-six 80's-aged male and 70's-aged female elderly athletes and twenty-four elders having no regular exercise (control male group : CM, control female group : CF) . The elderly athletes were further divided into two groups in accordance with their results of Japan Fitness Test (high performance male group : HPM, low performance male group : LPM, high performance female group : HPF, low performance female group : LPF) . The walking performance was evaluated by analyzing their walking speed, stride-length and step rate during walking along a 15 m-strip of passage at normal and fast paces using videotaping. The muscle CSA was determined at m. psoas major, thigh muscle (extensors and flexors) and crus muscle (m. tibialis anterior and m. triceps surae) using MRI. As for the walking speed and stride-length at the normal pace, only HPM and HPF showed significantly higher values than CM and CF (male : p<0.05, female : p<0.01) . Meanwhile at the faster pace, HPF and LPF showed significantly higher values than CF in female (HPF : p<0.01, LPF : p<0.05) and in the case of males, only HPM have a higher value only of the walking speed than CM (p<0.05) . The CSA of m. psoas major in HPM and HPF significantly higher than that in CM and CF (all p<0.05), while in CSAs of knee extensor muscles and m. triceps surae, the statistical differences were not consistent among male and female groups. The results suggested that greater muscle mass of m. psoas major could influence higher walking speed in elderly people, and might be affected by regular exercise training.

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Effects of erect bipedal standing exercise on the hind-leg bone density and cross-sectional geometric properties were simultaneously investigated in seventeen growing male rats, divided into a control group and an exercise group. Using a bipedal training box, in which rats achieved a fully upright stance through positively reinforced operant conditioning, the exercise group was burdened with bipedal standing exercise from 64 days to 140 days of age, totalling 136 to 138 sessions. At the age of 140 days, the left femur was dissected out, and ten serial cross sections of the femoral diaphysis were cut from proximal to distal. In the present experiment, bone density and cross-sectional geometric properties were measured at a 46% level in a sectioned block of 45 to 50% level, using pQCT (peripheral quantitative computed tomography). The bipedal standing exercise had the following effects on the femoral diaphysis: (1) Bone density per unit volume tended to increase, though without statistical significance; (2) total bone area of the cross section of the femur shaft, cortical area of the cross section, cortical thickness (mean value), and minimum principal moment of inertia increased with statistical significance. These results suggest that adaptation of mechanical strength of a rat femur to bipedal standing exercise depends mainly on the changes in the cross-sectional geometric properties of the bone, rather than on an increase in bone density.

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骨の形質は動物の日常生活行動における負荷をよく反映する。チンパンジーの移動運動様式と大腿骨頸部の機能形態との関係を調べるために，pQCT骨密度測定装置XCT Research SA⁺（Stratec Medizintechnik GmbH）を用いて，チンパンジー（Pan troglodytes）大腿骨頸部の長軸に沿った5横断面のスライスについて緻密骨密度，海綿骨密度，緻密骨の厚さを分析した（n=8；獨協医大所蔵標本）。緻密骨の密度と厚さについては，1横断面につきそれぞれの周径に沿って8か所，1個体につき5断面40か所の測定を行った。チンパンジー大腿骨頸部の長軸に沿った骨密度は基部で高く，骨頭に近づくにつれて低くなった。各横断面スライス内の骨密度は部位によってばらつきが認められたが，5断面のどのレベルにおいても上部がほかの部位に比べて低くなる傾向を示した。緻密骨の厚さは5断面とも上部が下部に比べて相対的に薄かった。これらの結果は，チンパンジーの日常生活における大腿骨頸部の上部への負荷が，下部やほかの部位よりも少ないことを示している。また，今回上前部の緻密骨厚は，下部を除く他の部位よりも相対的に大きい傾向を示したが，この所見は，対象標本の異なる先行研究（松村他，第28回大会）の結果を裏付けるものであった。このような，大腿骨頸部の上前部に認められる緻密骨厚が大きい特徴が，化石人類オロリン・ツゲネンシス（Orrorin tugenensis）の大腿骨頸部横断面に見られる緻密骨の厚さの特徴と一致するかどうかについて検討を加えた。

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Since a Japanese-style bow is very complicated in both shape and structure, torques in horizontal and sagittal planes regarding grip must be applied to hit the target. This study biomechanically investigated the relationship between left forearm muscular activities and torques in horizontal (called the “NEJIRI” technique) and sagittal planes (called the “UWAOSHI” technique)regarding grip.Surface EMGs of four muscles (extensor carpi radialis longus, extensor digitorum, extensor carpi ulnaris, flexor carpi ulnaris) were collected from ten male subjects shooting arrows. The habit of the motion of drawing the bows that is called “BIKU” was measured incidentally from the experiment. As a result of statistics analysis, extensor digitorum and extensor carpi ulnaris muscles had positive relationships to the torque in the horizontal plane (“NEJIRI” technique). On the other hand, extensor carpi ulnaris and flexor carpi ulnaris muscles had positive relationships to the torque in the sagittal plane (“UWAOSHI” technique). It is suggested that extensor carpi ulnaris is complicatedly controlled to accomplish the operation of “TENOUCHI”, the shooting technique, in KYUDO.

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  Postural control pivoting at the ankle has been suggested to decline in the elderly. Such declination is supposed to be also recognized in postural control during forward and backward leaning. However, the positive evidence has not been found. In this study, we investigated the postural movement patterns while forward and backward leaning for the elderly. Subjects were 16 healthy young adults and 20 elderly adults. They maintained extreme forward and backward leaning (EFL and EBL) posture from quiet standing posture. The center of pressure in the anteroposterior direction (CoPap) and the movement angle of ankle, knee and hip were measured. Mean CoPap positions in EFL and EBL posture showed no significant differences between the young and elderly. In the young, all the movement angle of leg joints changed toward the same direction as leaning posture. On the other hand, in the elderly, the movement angle of ankle did not change in EFL posture and significantly moved forward in EBL posture. The movement angles of knee and hip were significantly larger in the elderly than the young. These results indicate that in the young, EFL and EBL posture could be controlled with pivoting at the ankle, while in the elderly, this controllability would be deteriorated and the target of postural control would shift to the knee and hip.

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The purpose of this study was to noninvasively extract information about the size and muscle fiber density of muscular units through the inverse analysis of surface electromyograms. Surface motor unit action potentials (MUAPs) were recorded with a multi-channel electrode array arranged along the circumference direction of the biceps brachii. The depth and intensity of equivalent current dipoles were estimated through the inverse analysis of surface MUAPs. The simulation of inverse analysis of surface potentials generated by the muscular unit models showed that the relationship between the depth and the intensity depends on the muscular unit size and muscle fiber density.
In the simulation, we systematically varied the model parameters including distance from the skin, radius, and fiber density and used the inverse analysis to estimate the depth and intensity of current dipoles. And, our method to estimate the radius and fiber density of muscular units using estimated depth and intensity is demonstrated. Mean values (± SD) estimated from the surface MUAPs were 3.0±1.8mm for depth and 13.8±32.0nAm for intensity. The estimated distance ranged from slightly less than 1 mm to slightly more than 2 mm. The estimated radius ranged from 1.8 to 4.6 mm and fiber density from 0.7 to 5.4 fibers/mm².

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