立石科学技術振興財団

助成研究成果集(第29号) 2020

[ 研究助成 (A) ]運転能力の低下した高齢者を選別する
新しい生理学的評価システムの開発
Development of a new assessmet system for driving performace of the eldely
2191036

研究代表者

広島大学大学院医系科学研究科

助教

渡邊龍憲

[研究の内容，成果][研 究 の 目 的]
超高齢社会に突入した本邦において，高齢者(1) 背景対策は非常に重要な課題である。特に，高齢ド発揮する筋力を一定に保持する際には，大脳ライバーによる交通事故は，近年大きな社会問

皮質運動野と収縮筋の活動が β 帯 (15-30 Hz)題となっており，早急な対応を必要としている。の律動で同期しており，遠心性と求心性の神経しかしながら，官民一体となって様々な対策が活動の交互作用を反映すると考えられている。

講じられているものの，高齢ドライバーによるまた，この β 帯の律動の同期は収縮筋間でも確

交通死亡事故は減っていない。

認されている。さらに，発揮筋力の安定性とも高齢ドライバーによる事故を未然に防ぐため関連することが報告されている。本研究では，には，運転技能の低下した高齢者を早期に発見

発揮筋力を調整する際に用いる視覚情報の量とし，運転講習や免許の自主返納を勧めることが加齢がこの同期的な律動に与える影響を明らか重要となる。現在，自動車教習所や運転免許試にすることを目的とした。

験場等では，認知機能検査により高齢者の運転技能を判断しているが，この机上の検査では，(2) 方法加齢による運転技能への影響を十分に捉えるこ

1．対象とができていない可能性がある。

健常若年者と健常高齢者が本研究に参加した。

運転時には，視界から得られる情報を用いて，参加者には実験内容を説明し，同意が得られたハンドルやアクセルなどを操作する。そして，場合のみ実験を行った。また，本研究は所属機ハンドルやアクセルの操作には，発揮する力の関の倫理審査委員会の承認を経て実施した。

精確な調整が必要となる。本研究では，この発2．実験課題

揮筋力を精確に調整する能力が加齢により低下

被験者は，力センサーを右手の示指と母指でする生理学的機序の一端を解明することで，運摘まみ，摘まむ力 (発揮筋力) を 30 秒間調整転能力の低下した高齢者を選別する新しい生理する課題を行った (図 1)。被験者の前方に設学的評価システムの開発に有用なデータを提供

置した PC モニターには，被験者自身が発揮しすることを目的とした。ている筋力の値を示す線 (青色) と発揮筋力を調整して合わせるターゲット線 (赤色) を呈示した。被験者には，ターゲット線にできるだけ精確に合わせるように教示した。
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ぞれから得られた筋電図データを用いて脳波筋電図間のコヒーレンスを評価した (EEG-FDI
コヒーレンスと EEG-APB コヒーレンス)。
また，FDI と APB から得られた筋電図データを用いて筋電図間コヒーレンスを評価した(EMG-EMG コヒーレンス)。
脳波筋電図間コヒーレンスと筋電図間コヒーレンスは，β 帯について評価した。
発揮筋力値については，得られたデータを10 Hz のローパスフィルタに通した後，標準偏図1

実験概要差とターゲットからの距離の平均値 (平均エラー) を算出した。

発揮筋力値の視覚フィードバックの大きさを変えることで 2 種類の条件を用意した：1) 視(2) 結果

覚 フ ィ ー ド バ ッ ク が 小 さ い 条 件，2) 視 覚

1．脳波筋電図間コヒーレンス

フ ィ ー ド バ ッ ク が 大 き い 条 件 (図 1)。視 覚

図 2 に若年者の代表的なコヒーレンスを，図フィードバックが大きい方が，より高度な制御

3 に高齢者の代表的なコヒーレンスを示す。

を必要とする。
3．計測

右 第 一 背 側 骨 間 筋 (first dorsal interrosseous : FDI)，右 短 母 指 外 転 筋 (abductor pollicis brevis : FDI) よ り 筋 電 図 (electromyogram : EMG) を取得した。筋電図は，力センサーから得られる発揮筋力値と共に，1000 Hzで記録した後，A/D 変換機を介して PC に取り込んだ。また，64 チャネル脳波形を用いて
脳 波 (electroencephalogram : EEG) を 1000Hz で記録した。
4．解析

図 2 若年者の代表的な脳波筋電図間コヒーレンス (Low :視覚フィードバックが小さい，High : 視覚フィードバックが大きい)

解析には，発揮筋力が安定している後半 20秒のデータを用いた。筋電図データは，5 Hzのハイパスフィルタに通した後，整流した。脳波 は，EEGLAB (https : //sccn. ucsd. edu/eeglab/) を用いて前処理を行った。具体的には，1-100 Hz のバンドパスフィルタに通した後，ノイズの大きいチャネルを処理し，全チャネルの平均で re-reference した。そして，独立成分分析を用いて，眼球運動等に関わるアーチファクトを除去した。
左一次運動野上の脳波と FDI，APB，それ

図 3 高齢者の代表的な脳波筋電図間コヒーレンス (Low :視覚フィードバックが小さい，High : 視覚フィードバックが大きい)― 2 ―立石科学技術振興財団

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図 5 若年者と高齢者の代表的なコヒーレンス (Low : 視覚フィードバックが小さい，High : 視覚フィードバックが大きい)

図 4

脳 波 筋 電 図 間 コ ヒ ー レ ン ス の 比 較 (Low : 視 覚フィードバックが小さい，High : 視覚フィードバックが大きい)

EEG-FDI コヒーレンスに関して，若年者では，視覚フィードバックの大きさによる影響はな

図 6 筋電図間コヒーレンスの比較 (Low : 視覚フィードバックが小さい，High : 視覚フィードバックが大きい)かった。一方，高齢者では，視覚フィードバックが大きくなることで，EEG-FDI コヒーレン
スが増大した。また，EEG-FDI コヒーレンス
は，視覚フィードバックが大きい場合に，若年者と比較して高齢者の方が大きかった (図 4)。
EEG-APB コ ヒ ー レ ン ス に 関 し て は，視 覚フィードバックの大きさと加齢による影響はみられなかった。
2．筋電図間コヒーレンス

図 5 に若年者と高齢者の代表的なコヒーレン
ス を 示 す。若 年 者 と 高 齢 者 に お い て，視 覚
フィードバックが小さい場合より大きい場合の方が，コヒーレンスが小さかった。また，両条件において，若年者と比較して，高齢者の方が大きかった (図 6)。
3．発揮筋力値

発揮筋力値の標準偏差は，若年者において，視覚フィードバックが小さい場合より大きい場合に小さかった (図 7)。また，平均エラーは，

図 7 標準偏差と平均エラーの比較 (Low : 視覚フィード
バックが小さい，High : 視覚フィードバックが大きい)― 3 ―立石科学技術振興財団

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若年者に比べて高齢者の方が大きく，また，若覚野など，多くの脳領域が関わり，それらの領年者と高齢者において，視覚フィードバックが域内，領域間で様々な情報処理が行われている。

小さい場合より大きい場合に小さかった (図今後は，これらの情報処理過程がどのように加7)。

齢により影響を受け，運転技能に影響を及ぼす(3) 結論かを検証していきたいと考えている。

視覚フィードバックの大きさにかかわらず，また，加齢による身体動作への影響は個人差

脳波筋電図間コヒーレンスと筋電図間コヒーレが大きいため，様々な身体状態の被験者を対象ンスを確認した。また，若年者と高齢者においとした大規模な実験を行っていきたいと考えてて，一側手指の筋群を用いて発揮筋力を精確にいる。そして，構築されたデータを用いて，簡調整する場合，視覚フィードバックが大きくな

易脳波計や筋電計を活用した生理学的評価シス

ると筋群の同期的な律動が減弱することが明ら

テムの開発を進めていきたいと思う。

かとなった。さらに，高齢者においては，視覚フィードバックが大きくなると，発揮筋力の調整に重要な筋と一次運動野の β 帯の同期的な律動が増強することが明らかとなった。

[成果の発表，論文等]
1 ．T Watanabe et al. : Greater amount of visual information increases corticomuscular coherence in elderly but not in young adults. To be presetend atFENS 2020.

[今後の研究の方向，課題]

2 ．T Watanabe et al. : Changes in corticomuscularand intermuscular coherences associated with

視覚情報を用いた身体動作の制御には，一次運動野のみならず，前頭前野や頭頂連合野，視― 4 ―visuomotor control. To be presetend at CME 2020.