コオーディネーション？ 協応性？

巧緻性？ 可塑性？ 易動性？

・・要するに“神経系”の働きらしい

神経系の働きと身体運動

身体運動を支えるもの エネルギーを作りだすこと

そのエネルギーを上手に使うこと

実際に動くのは最後は「筋肉」の働き

三つのエネルギー生産系とその発現

ATP-PCｒ系（クレアチン燐酸量で決定される）

解糖系（しかし乳酸の85％は再利用される）

有酸素系（非乳酸性だがスポーツ動作では不足気味）

問題は「どうやって使うのか」ということ

筋肉と神経の働き

筋活動と興奮‐収縮連関

運動神経-アセチルコリン-筋細胞膜興奮

-筋小胞体Ca++-ATP加水分解-筋線維収縮

※ 繰り返して収縮するにはATP再合成が必須

運動単位（NMU）と神経支配比

広頸筋（1：25） 腓腹筋（1：1934）

力の調節

単収縮と強縮及び筋線維の「同期」

大脳の働き

自発的運動と感覚依存性運動

神経系の反応

刺激→感覚受容器→求心性神経→感覚野

→運動野→遠心性神経→筋線維→動作

反復される筋力発揮時の「中枢性抑制」

筋活動のエネルギー

ATPの分解と再合成（3つの補填-生産系）

運動時間とエネルギー獲得機構（血中乳酸）

身体の膨大な自由度を制限？ 基本的運動形態（Basic Motor Skill）

匍匐・歩・走・跳・泳・投・打・捕・・・・

姿勢反射とスポーツ姿勢（構え）

Howorthの “Basic Dynamic Posture”

旧東独の「コーディネーション」の概念とそのトレーニング

旧ソ連圏の運動習熟の「ダイナミックステレオタイプ」

膨大な身体の自由度の制御

事前準備の必要性

しかし状況は刻々と変化する

神経系‐身体系‐環境系の相互作用（トップダウンとボトムアップ）

「折り合いをつける」必要性も・・

ザリガニのC99神経では・・

生態学的アプローチから

M.T.Turvey,P.N.Kugler（1984）：AN ECOROGICAL APPROACH TO PERCEPTION AND ACTION，(In ”Human Motor Action：Bernstein Reassessed”）pp.375

運動学習のモデルから知能システム研究会（1987）

「大域的探索」 Vs 「山登り法」での極大値探索

“解”はひとつではない（!?） その前後の状況を含めて「最適」なもの？

神経系 ＝ 制御主体

身体系 ＝ 制御対象 という定式ではない？

環境系 ＝ 外乱因子

状況は「刻々と変化する」が、しかし「課題は達成しなければならない」！

すぐ転ぶ日本人スキーヤーとなかなか転ばないアメリカ人スキーヤー？

「何が」行動を選択する基準なのか？

人間の随意運動の中枢は？

４つの運動制御の中枢（伊藤正男）とその hierarchy

①大脳皮質運動野及び体性感覚野からの入力

②脊髄と脊髄固有運動中枢

③「神経計算機」としての小脳

④「姿勢安定装置」としての大脳基底核（最近は『ディレクター』と考えられる？）

運動情報の流れ（Brooks）

BG Coudate：大脳基底核・尾状核 BG Putamen：被核 LIMBIC CX：辺縁皮質

ACCOC CX：連合皮質 MOTOR CX：運動皮質 MOTOR SERVO：動作サーボ

Lateral Cb：外側小脳 Interm Cb：内側小脳 H：海馬

随意運動の研究（Evarts）

最も基礎的な部分から・・

まずは「ニューロン」と「シナップス」結合・・

ニューロンとシナップス

筋紡錘と伸張反射（Stretch Reflex）

上位中枢からの二つの運動指令

筋線維を動かすα運動神経

筋紡錘を動かすγ運動神経

筋紡錘からのⅠa 群求心性線維

上位中枢からの伸張反射の制御

剣道のつばぜり合いでの「胴、一本！」

「ふん、次はやられないぜ・・」

今度は「面、一本！」

相反性神経支配の2つの例腱紡錘からの求心性Ⅰb線維からのインパルス⇒ 強すぎる張力には抵抗しない

（折り畳み反射）

もっと複雑な組み合わせも

いてて画鋲踏んだ・・

歩行パターンの発生の相反性神経支配？

いや、赤ちゃんの「原始歩行」は違うような・・

歩行パターンはどこにある

• 発達のU字型現象（多賀、2002）

①原始歩行の発生

②原始歩行の凍結と姿勢維持機能の発達

③歩行パターン再登場

伸張反射の発生と「弾性効率」の可能性・・

「走」と「跳」の発生へ？

首なしねこが歩く（Shick＆Orlovsky）

• ベルトの速度が速くなると「ギャロップ」へ変化

• 歩行 ⇒ ギャロップ と ギャロップ ⇒ 歩行 で速度が違う（ヒステリシス）

姿勢反射とスポーツ姿勢

適当に反応してもよいはずなのに・・・

「反応時間課題」ということ

随意運動の研究（Evarts、1975）

反応時間（RT）ということ

筋は収縮しているのに“動けない”

反応時間の構成因子（相手も同じ）

Total Reaction TimeReaction Time

Preparation PMT MT mvT next Task

onset of EMG（？） Stimulus onset of movement予測？ end of first TaskPMT:前動作時間 MT:動作時間 ｍｖT：移動時間

反応時間の構成因子と規定因子Total Reaction Time：反応動作時間

Reaction Time：反応時間

Preparation：事前準備（事前の手がかりから予測すると刺激提示以前にGO？）

PMT：前動作時間（刺激提示から筋電図発現まで）／神経系の関与する部分

MT：動作時間（筋電図発現から移動開始まで）／課題によって異なる

mvT：動作時間（移動開始から課題終了まで）／筋出力レベルが関与する

next Task：次の課題への対応

神経系の能力とトレーニング可能性

再び運動情報の流れのシェーマ

筋はここだけに関与（運動と感覚）

身体の膨大な自由度を制限？ 基本的運動形態（Basic Motor Skill）

匍匐・歩・走・跳・泳・投・打・捕・・・・

姿勢反射とスポーツ姿勢（構え）

Howorthの “Basic Dynamic Posture”

旧東独の「コーディネーション」の概念とそのトレーニング

旧ソ連圏の運動習熟の「ダイナミックステレオタイプ」

超コンピューター・・大脳基底核

• ほとんどの神経回路を抑制し、必要な神経回路だけを脱抑制する

• 独裁者や指揮官のいなくなる病気・・パーキンソン病

•「いけ～！」という状況を支配するもの？

•ドーベルマンがいくはずがスピッツやチワワがいくと・・

制御対象としての眼球、眼筋、運動神経細胞 （動特性 ＝ Ｇ ）

制御装置としての前庭器官・核、小脳片葉（逆動特性 ＝ －１／Ｇ）

小脳は、制御装置の動特性を制御対象の動特性の逆数に等しく保つ（反復により性能が向上する！）

小脳は何を学習するのか？

ダイナミックステレオタイプの新モデル（山崎、2004）

さらに「身体系マトリクス」（P1・P2・P3・・PN）と「環境系マトリクス」（E1・E2・E3・・EN）が加わる？

「連関」と「調和」がキーワード

エネルギー供給系と運動制御の関係は？

筋収縮のエネルギーは・・

• 基本は筋線維内のATPからPi が遊離される

• そのエネルギーを補填するために

①クレアチン燐酸からATPへ（7秒ほど）

②グリコーゲンを解糖してピルビン酸を経て乳酸産生（特にFG系線維：33秒ほど）

③ミトコンドリアの酸化作用で乳酸分解

④炭水化物や脂質、たんぱく質を酸化する有酸素性過程

三つのエネルギー生産システム

ソーラーパネルつきハイブリッド自動車

①電池駆動：すべての基本・・でもすぐバッテリー切れ

②ガソリンエンジン：快適走行も「燃費」が悪い？

③ソーラーパネル：のろのろ でも いつまでも

純ハイパワー系は最速７秒で終わり

純ミドルパワー系も+３３秒でおしまい

全力４０秒間で終わるものを「倹約しながらゴールまで」

ガソリン部分は「乳酸」を生成して「キツイよ～」

筋肉量の０．３％蓄積すると運動遂行が不可能に！

ただし乳酸の85％は「再利用」されるエネルギー源

有酸素的解糖と無酸素的解糖

遅筋系 速筋系

フォックスとマティウズ（1981）

この時には運び屋MCT4が必要＝高強度✕短時間トレーニング

この時には運び屋のMCT1が必要

＝低強度✕長時間トレーニング

「乳酸シャトル」の意味するもの・・

３×３システムによる動作の発現

定本ら（1987年）の図を山崎が改変

動きをつくり出すシステム

TypeⅠ TypeⅡa TypeⅡb

エネルギーをつくり出すシステム

ATP-PCr系 ○ ◎ ◎

解糖系 △ ◎ ●

有酸素系 ◎ ○ △

マルチレイアシステム動きをつくり出すシステム

TypeⅠ TypeⅡa TypeⅡb

エネルギーをつくり出す

システム

ATP-PCr系 ○ ◎ ◎

解糖系 △ ◎ ●

有酸素系 ◎ ○ △動きをつくり出すシステム

TypeⅠ TypeⅡa TypeⅡb

エネルギーをつくり出す

システム

ATP-PCr系 ○ ◎ ◎

解糖系 △ ◎ ●

有酸素系 ◎ ○ △

上腕二頭筋（屈筋側）

上腕三頭筋（伸筋側）

肘関節周りの拮抗筋

Y＝ [PCｒN] × [SｋN]（ハイパワー系スキル）

+ ［GlyN］ × ［SkN]（ミドルパワー系スキル）

+ [MtcN] × [SkN]（ローパワー系スキル）

+ ｂ （残差：その他の要因）

［N］ はその時点でのエネルギーレベルの変数

スキルも個別的に対応してトレーニングが行われる

⇒ 疲労状態でも必要とされる異なるスキルがある

トレーニングのプロセスでは・・

PCｒ0 Gly0 Mtc0 Smα

PCｒ1 Gly1 Mtc1 Smβ

Y＝ PCｒ2 Gly2 Mtc2 Smγ

： ： ： ：

PCｒN GlyN MｔｃN Smω

+ ｂ （残差：その他の要因）

“トレーニングは個別的状況で実施され抽象的能力として形成される（山崎：2007）”

運動習熟によるスキル・モード複合体の独立

セーチェノフの“積極的休息”

大脳皮質での興奮と抑制過程の同時的及び相互的誘導現象

“長い単調な運動は中枢神経系に疲労の増大をもたらし、運動感覚は失われる。運動を交替したり、諸運動の相互関係をよくみて、正しい一貫性のある運動を選択することにより、大脳皮質における運動能力の高い水準を確保することができる。”クレストフニコフ、スポーツの生理学（ロシア語版1951年、邦訳1978年）

動きをつくり出すシステム

TypeⅠ TypeⅡa TypeⅡb

エネルギーをつくり出すシス

テム

ATP-PCr系 ○ ◎ ◎

解糖系 △ ◎ ●

有酸素系 ◎ ○ △

中枢性抑制の“脱抑制”効果

3×3システムの意味するもの

“コオーディネーション”という概念：独・ハルトマン（ライプチッヒ学派）、2009年

“コオーディネーション”にかかわる7つのカテゴ

リー（ハルトマン：2009）

“インテグレイション（統合）”という概念も

しかしこのモデルには“エネルギー供給系”が入っていない・・？

「系」の外側は入れない・・？

“場当たり”で決定しているわけではないらしい・・

M.T.Turvey,P.N.Kugler（1984）：AN ECOROGICAL APPROACH TO PERCEPTION AND ACTION，(In ”Human Motor Action：Bernstein Reassessed”）pp.375

神経系‐身体系‐環境系 それぞれを変化させることが・・

動きを覚えること（プログラミング）

その動きを使うこと（プランニング）

複数のシステムに重みをつけて並列的に動かす

完璧な単一システムは破綻する

“失敗”しても対応できること・・

運動指令がトルクであることによる“冗長性”

「最適値制御」が運動軌道とトルクを決める？

“動き”を常に意識すること・・ 10分間意識できたところで・・

練習時間の残り2時間５０分・・

日常的な動きでさらに13時間・・

「弾性効率（運動効率）」と「トルク最小モデル」

神経系‐身体系‐環境系の「折り合い」

たぶん「現在の身体状況を知覚できる能力」の問題・・

「前半」と「後半」のエネルギー系残存量とその利用

PCｒ0 Gly0 Mtc0 Smα

PCｒ1 Gly1 Mtc1 Smβ

Y＝ PCｒ2 Gly2 Mtc2 Smγ

： ： ： ：

PCｒN GlyN MｔｃN Smω

+ ｂ （残差：その他の要因）

“トレーニングは個別的状況で実施され抽象的能力として形成される（山崎：2007）”

運動習熟によるスキル・モード複合体の独立

Presented by

やまけん

神経系の働きと運動の関係は、実はまだよくわからない分野！