ヒトにおける予測不可能な力制御タスク中の運動制御戦略

Motor control strategies during unpredictable force control tasks in humans.

• Nabeel Almotairy
• Abhishek Kumar
• Anastasios Grigoriadis

抄録

背景:

顎と手の運動系には基本的な類似点と相違点があります。しかし、この2つのシステムが予測不可能なタスクの要求にどのように対応するかは不明です。

BACKGROUND: There are fundamental similarities and differences between the jaw and hand motor systems. However, it is unclear how the two systems respond to unpredictable task demands.

目的:

予測不可能な荷重変化時の顎モータシステム（OMS）とハンドモータシステム（HMS）の力の制御を調査し、比較すること。

OBJECTIVE: To investigate and compare the force control of the jaw motor system (OMS) and the hand motor system (HMS) during unpredictable load changes.

方法:

健康な成人17名（24.0±4.3歳）を対象に、2つの標準化された力のコントロールタスク（OMSとHMS）を行った。OMSでは、参加者は前歯で力変換器を噛んで引っ張るように求められた。HMSでは人差し指と親指で同じ力変換器をつまんだり引っ張ったりした。一連の荷重は，予測不可能な方法（逐次的および非逐次的）で変換器に取り付けられたひもに加えられた．タスク中の全体の力のプロファイルを「初期」と「後期」のセグメントに分けた。力の制御を分析し、初期セグメントのピーク力と後期セグメントの保持力と力の変動性の観点からOMSとHMSの間で比較した。

METHODS: Seventeen healthy adults (24.0 ± 4.3 years) performed two standardized force control tasks (OMS and HMS). During the OMS, the participants asked to bite and pull a force transducer with the front teeth. While during HMS they pinched and pulled the same force transducer with their index and thumb fingers. Series of loads were added to a string attached to the transducer in an unpredictable (sequential and non-sequential) manner. The entire force profile during the task was divided into "initial" and "latter" segments. The force control was analyzed and compared between the OMS and HMS in terms of peak force during the initial segment and holding force and force variability during the latter segment.

結果:

ピーク力、保持力、力の変動は、HMSよりOMSの方が高かった(P<0.001)。しかし、逐次荷重変化と非逐次荷重変化の間では、ピーク力、保持力、力の変動に差はありませんでした（P>0.05）。

RESULTS: The peak force, holding force and force variability were higher for the OMS than the HMS (P<0.001). However, there were no differences in the peak force, holding force or force variability between the sequential and non-sequential load changes (P>0.05).

結論:

その結果、予測不可能な負荷変化が運動制御タスク中の力制御に影響を与えないことが示されました。この研究は、両方の運動系が単純な運動制御タスクを実行する際に最適化されており、運動の予測不可能性に対してむしろ回復力があることを示唆しています。

CONCLUSIONS: The results showed that unpredictable load changes did not affect the force control during the motor control task. This study suggests that both the motor systems are optimized in performing simple motor control tasks and are rather resilient to motor unpredictability.

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