長谷川 克也

近年，頻発する土砂災害と，地方の人手不足により，林道の崩壊が放置される事例が発生しており，林道の保 全のための巡回の省力化が望まれている． この目的を達成するため，筆者らは，ドローンに搭載したカメラ等のセンサから，地表面の３次元復元を行い， 災害前後で比較することで崩壊の検出を行う手法の研究を開始している． 本稿では，地形変化を模した実験で前述の災害発生箇所検出法の基礎的検討を行う．

現在、世界ではCOVID-19が世界的に蔓延し大きな問題となっている。感染症はCOVID-19だけではなく、マラリア、エボラ出血熱、デング熱など多くの感染症が発生している。JAXAはパスツール研究所（フランス）と共同でアジア、アフリカ地域の感染症拡大防止の共同研究を行っているので紹介する。

身体は剛体でなく分節的かつ動的に安定させている。かつ誰もが行える日常動作では、行為の際に四肢の動きを無自覚的かつ自律的に行い、これはプリミティブに獲得される。しかしその特性を評価することは難しかった。今回立位や動作時の身体動揺(加速度)の周波数解析を行い、生態心理学の“定位”という側面から、周波数応答から浮かび上がる日常動作の新たな捉え方や身体性について定性的な評価も含めて検討する。

「身心一体科学」教育プログラムとは、自分自身の「身体性」に着目し、生命科学、脳科学などの科学的知見に基づいた「理解」、実験実習や身体運動による「実践」、結果に対する科学的手法による「評価」をサイクルとして、自身に生じた変化を「言語化」する新しい教育工学的手法である。本研究では、現在大学などで実践しているプログラムとその効果について報告し、科学的思考の醸成における「身体性」の重要性について検討する。

2009年から昨年の学会まで、体育学の研究・教育のコアとなる「身体」について、その誕生（地球における生命創発）、成り立ち、基本構造及び学習･適応可能性について検討してきた。身体は、私達の存在そのものであり、進化を示す遺伝子や生命の単位である細胞から捉える必要性と必然性について論を進めてきた。体育学のとくに身体評価は、生理学及び解剖学からスタートし、バイオメカニクスが加わり、研究が進められている。超高齢社会を迎えた今、これらの体育学の発展を、さらに、（他の動物と共通の）運動がもつ本質と直立二足歩行を獲得した唯一の動物であるヒト、そして体幹（及び内部の構造）の特別な機能獲得により言葉を発明し科学する脳を生み出しすべての人間の平等な身体活動を保証することを目指す文化を生みだした人間にとっての運動、体育の基盤を再構築する必要がある。本年は、実際に教育課程において我々がこの人間の二つの側面を理解する知識（ソフィア）と実践（フロネシス）を統合する身心一体科学の考え方のみならず自ら体幹を制御する運動プログラムの実践研究結果について報告する。

生体が高所から落下をしたとき生命の危機に対応した姿勢をとることがこれまでの研究でわかっている。その中で、人と動物は重力低下に対する応答が異なる。また、人もすべての人が同じ応答をおこなうわけではなく、大人と子供との違いのほか、受身を身に着けた人は異なる。これは、人が知により身体応答し、教育・訓練で精度が向上することを示す。知の身体性について低重力応答の実験の結果をもとに考察した結果を発表する。

人は，無意識下での身体の自律的，自動的な身体運動を基盤として，意識的な高次行動を遂行している．日常生活において，重力等の外的刺激に無意識化で応答しているが，無意識下で繰り返される不適切な運動のパターンによって生じた不良姿勢は，意識に上ることは少なく，自己修正が困難なことが多い．今回は，知の身体性を具現化した一例として，人の姿勢制御を目的として開発した機能性ウェアについて報告する．

一昨年の諏訪正樹との”自分の生“に照らして、生物（動物）でありながら文化的存在として生きる人間や、生命科学者としての自分自身の研究の立ち位置について「モノゴト四階層」を考える試みは、半世紀、動く身体、制御しうる身体を知の身体性基盤にしようと努力してきた発表者の立ち位置を明解にする切り口として有効であった。｢身体性｣が欠除している社会において、その基盤となるべき人間の「いのち」そのものの身体性が欠除した現代社会の脆弱性が、超高齢社会における健康問題のみならず人間社会における軸となるべき「いのちの尊厳」さえも抹消しつつある。自殺率、STAP細胞、科学者の不正、社会の右傾化などの根底に公的議論にのらないままに旧態依然の知の基盤において技術のみが先行する社会の脆弱性をより強めている。今回は、 19世紀以来の科学技術と情報科学や教育のあり方の問題点について、「人間のいのち」の身体性基盤から解く。

ヒトの呼吸は生命活動として最も原理的な身体運動のひとつであり、身体や環境に適応する自律性に加え、自己意識より方略を変換できる他律性も備えた高次生命機能システムである。しかし、一度獲得された呼吸は身体や環境に含まれる新しい変数の存在に気づきにくく、「人間の生命」とする身体性も失われやすい。呼吸システムにおける身体と環境の関係の再構築し続けるプロセスから「生命」の身体性基盤を探る試みをする。

身体に対する自己認知は、身体の状態によって多様に変化する。その内部モデルは、身体に関する自他の区別、運動と感覚の統合、内受容性感覚、情動系など、様々な感覚モダリティからの入力を基盤とした神経機構の組み合わせによって構築されていると考えられる。本研究では、身体に関連する刺激を用いた脳科学的検討手法によって、個体が自己の身体をどのように認知しているか、その神経機構について検討する。

一般に、呼吸は各種の調節によって、速度、リズム、深さが自律的に決定される。例えば運動時においては、負荷に対して呼吸数や換気量が速やかに自律調整され同調する。従って、呼吸機能は無意識下で自動的に制御されるシステムである。一方でヒト特有の呼吸では、深呼吸や発声など、自己意識により意図的な調節が可能である。今回は、運動時における呼吸の自律的及び意識的な応答の差異から、意識と身体の関係性について検討する。

【はじめに，目的】人の静止立位は,前庭系,体性感覚,視覚などの入力系と骨格筋などの出力系が相互に働き,各セグメントが足部上に配列し，一定範囲内で収斂するようにして力学的平衡状態を保ち,神経制御している。しかしながら,これらの姿勢制御においては,臨床上左右差を認める例が多く存在しており,過度なものではバランス不良や関節等の構成体に限界以上にメカニカルストレスが要求され,退行性変化を引き起こす可能性も示唆されている。我々は第47回日本理学療法学術大会にて,脳卒中片麻痺患者においては非麻痺側への重心移動時の体幹運動制御戦略の相違が,麻痺側のtoe clearanceの確保に影響しているとの報告を行った。健常者においても,靴底の減り方に左右差があることなどから,歩行時のtoe clearanceの戦略は左右差があることが推察される。そこで本研究の目的は,片脚立位課題での上半身姿勢制御戦略を分析し,その形態の相違が重心動揺に与える影響を明らかにすることである。【方法】被験者は既往に整形外科疾患等を有しない健常男性8名（年齢21±0.7歳，身長171±2.4cm，体重64±3，2kg）とした。試行は，安静立位，左右片脚立位とし，それぞれの試行を各5回実施した。片脚立位の試行に関しては,安静立位から片脚立位になるまでの準備期と60秒間の実施期とし計測を実施した。各試行について，サンプリング周波数100Hzにて,光学式3次元動作解析システム（VICON-MX，Oxford Metrics社製，MXカメラ7台及び床反力計（OR6-WP，AMTI社製）を用い3次元空間内での身体体節の移動量を計測した。計測マーカはPlug-in-Gait modelの貼付部位に準じた，頭部4，上肢帯12，体幹8，下肢帯12に右肩甲骨部へのダミーマーカ1を加えた計37個とし，身体各部位に貼付した。計測データは解析ソフト（VICON NEXUS 1.7.1）にて空間内座標における位置情報の3次元化を実施し，その後解析ソフト上（Polygon Application version 3.1）にて，体節の質量比が付与された筋骨格モデル（VICON Skelton template，Golem_MMM_COG）を用い，頭部，上肢帯，胸郭部位の合成重心位置を上半身重心（COGU：Center of gravity of the upper body），骨盤及び下肢帯の合成重心位置を下半身重心（COGL：Center of gravity of the lower body），全身の合成重心位置をCOGとして算出し，各重心位置における3次元空間内での軌跡を描画した。データの解析は，安静立位及び左右の片脚立位におけるCOG，COGU，COGLの水平面上,前額面上の相対的な位置関係,重心動揺総軌跡長と周波数及び体幹アライメントを求めた。周波数解析に関しては,COG，COGU，COUGLの信号を前後成分と左右成分に分け,周波数スペクトルを求めた。解析に関しては,安静立位での制御パターンと片脚立位の準備期の対応の比較,COGU制御側とCOGL制御側での重心動揺総軌跡長と周波数を比較検討した。統計処理は,対応のあるt-検定を使用し,有意水準は5％未満とした。【倫理的配慮，説明と同意】研究対象者にはヘルシンキ宣言に則り,十分な配慮を行い,書面にて本研究の目的と方法,個人情報の保護について十分に説明を行い,同意を得た。【結果】安静立位での重心偏移は,COGU優位のものが3例（右側2例,左側1例）とCOGL優位のものが5例（右側1例,左側4例）であった。片脚立位の準備期の対応は,偏移側では全例が安静立位と同様の制御パターンを示し,対側では8例中7例で制御パターンが逆転化した。また,片脚立位時のCOGの重心動揺総軌跡長は,COGU対応側では548.2±53cm，COGL対応側では496.3±35cmで,有意にCOGL対応側で減少がみられた。周波数スペクトルに関しては,COGU対応側に比較しCOGL対応側では,減少がみられており,特に左右成分において顕著な傾向がみられた。【考察】本研究において，安静立位における重心偏移のパターンは片脚立位などの左右の重心制御を伴う課題と関連性がある可能性が示唆された。また,本研究の結果からは重心制御のパターンは,COGLでの制御の方が重心動揺総軌跡長や周波数スペクトルの観点からは有用であると考えられた。特に,COGUでの制御パターンが強い場合,頭位の変化も大きく,視覚や前庭系からの入力系にも影響を与えたことが今回の結果と関連している可能性も考えられる。また,COGUが過度に移動しない為の制御機構の代表的なものには,体幹の立ち直りなどがあり,今後はの筋電図などの側面からの解析も必要と考える。【理学療法学研究としての意義】健常者においても,左右で重心制御パターンに相違があることが明らかになった。臨床的上,重心移動量などが量的な評価として良く用いられるが,その制御パターンなど質的な面も考慮した上での,理学療法介入が必要であると考えられる。

筆者は、一昨年「細胞･身体の不安定性の二階層と制御要求性から探る「知の身体性」基盤」として発表し、昨年は諏訪正樹とともに「モノゴトの四階層で生の営みをみる」なかで、とくに「「身体」と「細胞」を“自分の生”に照らしてみて、モノゴトの四階層を考える」ことを行った。その際に、諏訪が提起した物理的構成軸としての社会、個体、身体、器官、細胞、分子の等値関係に抱いた異質性について｢知の身体性｣から再検討を加える。

近年コンピュータの進歩により高度な自動制御が可能になった。しかしながら制御の自動化はコンピュータが自動的に思考し最適な制御量を算出してくれるのではない。制御工学の分野で制御理論があり数値制御により一定の効果を得る事ができるが、経験知がもたらす熟練の制御を実現するのは難しい。そこで単純に目的を達成するだけの制御ではなく、付加価値の高い制御に向けた自動制御のための経験と身体制御の言語化を述べる。

一般に構造体は重心位置が高いほど不安定にあるとされるが、ヒトは進化の過程で直立を得たことから重量物である頭部を高い位置に配置することになり四足歩行に対して安定を失ったかに見える。そこでヒトが二足歩行を得たことにより失った静的安定性に対し、単純な高重心モデルによる動的安定性と制御の関係を示し、ヒトが頭部を高位置に配置し高重心構造体として進化したことにより得た「知による」身体制御について考察する。

脳の進化・発達と運動機能の間には密接な関係がある。外部環境に適応するには身体運動の多様化が必須である。人は直立二足歩行を獲得し、進化した。運動生理学分野では「主観的運動強度」を用い、至適運動強度が運動の持続性、継続性を保証する。今回は、歩行運動時の生理的反応とその主観との関係性を調査し、歩行運動と行動発現を紹介する。快適に運動行動を実現できることと情動や感情の起源について考えてみたい。

リハビリテーションにおける理学療法の臨床では、対象者の無意識下での日常動作の非効率性を解消し、パフォーマンスを向上させることが必要とされる。その際、ヒトの身体を分節的な剛体のリンクモデルとして捉え、病態を運動学的に解釈する手法が有効となる。一方で、手法の効果を日常に汎化させるためには、手法の再現性の獲得に対象者の内観が伴う必要がある。今回は理学療法的方法論を通じ、身体性と人の知について検討する。

臨床医学において心臓手術などにおける組織・細胞の酸化還元状態を観察すると、手術の継続可否などを判断するのに重要な情報を与える。梗塞や運動などの影響で、生体組織の酸素濃度が低くなるとNADH（reduced nicotinamide adenine dinucleotide,還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド）が多く生成される。これまでの研究では励起光として紫外線を照射し、 NADHの蛍光強度を観察することで梗塞部位の確認などがなされてきた。 しかし、NADHの蛍光像を撮像して解析すると、生体組織の酸化還元状態の変化に起因したNADH映像の変化とともに、撮影状況の変化によるアーチファクトも発生し、細胞内の酸素濃度低下といった動的現象を NADHの発する蛍光像により定量的に評価するのは難しい。 そこで本研究では、撮影状態の変化による影響を排除し、心筋細胞のミトコンドリアの酸化還元状態を可視化してその動態観察を可能とするため、NADHの観察とあわせて組織中に酸素が十分な時に多く存在する、FAD（flavin adenine dinucleotide,フラビンアデニンジヌクレオチド）の蛍光像を撮影し、NADHの蛍光強度との比をもとめて画像とした。この方法により心臓細胞中の酸化還元状態を解析することの妥当性を検討した。 NADHとFADの２つの化学種は異なる波長の励起光により蛍光を発する。2つの蛍光像を撮影するには2台のカメラを用いる方法や、波長選択を行う装置を用い1台のカメラにより撮影する方法を用いる方法などがあるが、複数台のカメラによる撮影では光学的視差が解析誤差要因となり、波長選択装置等を用いる場合は機器構成が複雑化する欠点があった。そこで本研究では、１台のカメラにより時分割で2波長の蛍光像を撮像し、これにより得られた情報を動的に画像として提供するシステムを開発した。

M-V機体計測は計測項目，計測機器ともに基本的にはM-3SII型と同一思想にもとづき設計されているが，構造，推進および制御系からの計測要求は多岐に渡り，計測点数も第１段から衛星までを合計すると３００近い点数になっている．なお，地磁気姿勢計およびテレメータに電圧信号を直接送出するTVC電圧モニタ，姿勢制御関連の計測は対応する章に記載されているため本稿では割愛した． 資料番号: SA0200145000