MC06/general/15 - Japanese Society for Motor Control (JSfMC)

サル上肢全体の到達ー把握ー引き込み運動を構成する筋シナジーの抽出

Linear combination of muscle synergies for constructing natural whole-forelimb movements in the macaque monkey

大屋知徹 (国立精神・神経医療研究センター　モデル動物開発研究部)
武井智彦 (国立精神・神経医療研究センター　モデル動物開発研究部)
関和彦 (国立精神・神経医療研究センター　モデル動物開発研究部)

Tomomichi Oya (Department of Neurophysiology, National Institute of Neuroscience, National Center of Neurology and Psychiatry)
Tomohiko Takei (Department of Neurophysiology, National Institute of Neuroscience, National Center of Neurology and Psychiatry)
Kazuhiko Seki (Department of Neurophysiology, National Institute of Neuroscience, National Center of Neurology and Psychiatry)

霊長類の上肢運動は、５０以上の筋が３４の自由度をもつ関節を制御することによって実現している。この関節自由度に対し冗長な筋骨格系を制御する仕組みとして、神経系が複数の筋を協働的に活動させることで次元の縮約を行っているとする「筋シナジー仮説」が提出されている。この仮説に基づき Non-negative matrix factorization ( NMF)解析を用いると、把握運動に対して３つの筋シナジーによって８０％以上の上腕、前腕、手指の筋活動を再構成できることが報告されている（Overduin et al. 2008）。一方で上肢全体の到達ー把握ー引き込みという自然な動きに対して筋活動を筋シナジーに分解し、検討した研究は存在しない。本研究ではマカクザルの肩、上腕、前腕、手指の２６筋に電極を埋め込み、サルが到達ー把握ー精密把握ー引き込み運動中に筋活動を記録し、得られた筋電信号に対しNMF解析を行った。その結果、７つの筋シナジーに分解した時に原信号の８０％以上の変動に対して説明ができた。さらにこの７つの筋シナジーは各々機能的に分化した特徴をもつ筋群（Reaching, Retraction, Digit manipulation, Digit and wrist extension with supination, Forearm flexion, Forearm extension, and Shoulder activation）に分かれることがわかった。この結果は神経系にはこれら７種類の筋シナジーを構成し、さらにそれらを用いて上肢運動を制御する機構が存在することを示唆する。