第27回身体運動科学公開シンポジウム

新時代における

骨格筋とトレーニングの科学

7 13日（土）令和元年 月13:00～16:30（ポスターセッション12:00～）
東京大学 駒場キャンパス
21 KOMCEE West レクチャーホール
（京王井の頭線「駒場東大前」下車

入場無料

徒歩5分）

登録不要

プログラム
12:00～ ポスターセッション
13:00～ シンポジウム第1部
基調講演「筋トレーニング研究の未来」
石井 直方（東京大学大学院総合文化研究科/UTSSI 教授/拠点長）
14:10～ ポスターセッション＆コーヒーブレイク
14:40～ シンポジウム第2部
健康長寿社会の実現を支える骨格筋の基礎研究
・レジスタンス運動のプロトコルと効果の関係性について
小笠原 理紀（名古屋工業大学生命・応用化学専攻 准教授）
・筋萎縮の原因とレジスタンス運動を用いた予防について
中里 浩一（日本体育大学保健医療学部 教授）
・温熱刺激による骨格筋ミトコンドリアの適応と加齢関連疾患治療への応用可能性
田村 優樹（日本体育大学体育学部 助教）
・レジスタンス運動直後における筋疲労度と長期効果の関連
佐々木 一茂（東京大学大学院総合文化研究科/UTSSI 准教授）
・総合討論

主催：東京大学 大学院総合文化研究科 身体運動科学研究室
共催：東京大学 スポーツ先端科学研究拠点 (UTSSI)

筋トレーニング研究の未来
石井 直方 （東京大学 大学院総合文化研究科／スポーツ先端科学研究拠点）【はじめに】
筋力の増強や筋サイズの増加を主目的とする筋ト伝達系の活性化は負荷強度の大きさのみならず、

レーニング（以後「筋トレ」）は、1980 年代までは一部

運動速度、筋力発揮時間、力積などに依存することのスポーツ競技やリハビリテーションにのみ有用と考が分かり[4]、ヒトを対象とした研究結果と合わせ「スロえられていたが、現在では、多くのスポーツ競技のートレーニング」という新規トレーニング法の開発と普補強のみならず、一般人の健康づくりから高齢者の及につながった[5,6]。これらの研究は、筋トレのプロ

寝たきり予防に至る広い範囲で重要とみなされるようグラムとして、必ずしも負荷強度に依存しない、多様になってきている。その約 30 年の間には、主に分子な方略が可能であることを示唆している。

生物学的手法により、筋が健康に及ぼす効果や筋ト【未来に向けた課題】

また動物モデルを用いた実験からは、mTORC1

レによる筋肥大効果のメカニズムの解明も進んでき以上の研究成果は、環境への適応という生命現た。ここでは、これまで我々の研究グループで行っ象の解明、筋疾患のメカニズムや治療法、新しい筋てきた研究を中心に、筋トレによる筋肥大効果のメカ

トレ法やリハビリテーションの開発、筋トレのさらなるニズムを概説するとともに、研究成果を社会に還元

普及へとつながることが期待される。そのために、以するために取り組むべき課題について考察する。

下のような課題にさらに取り組んで行きたい。

【トレーニングによる筋肥大のメカニズム】

・ 筋トレ刺激とシグナル伝達系を結ぶしくみ：実際

我々の研究グループでは、動物の筋トレモデルとの筋運動と mTORC1 伝達系・リボソーム生合成

ヒトを対象としたトレーニング実験の両者を用いて、を結ぶ過程が十分に解明されていない（図）。

筋トレによる筋肥大のメカニズムとその応用に関する・ サルコペニアの予防・改善：加齢に伴う筋萎縮研究を行ってきた。

（サルコペニア）は、運動不足による筋萎縮（廃筋トレによる筋肥大のメカニズムについては、多く

用性萎縮）とは様相が異なり、そのメカニズムのの研究によって、筋線維内のリボソームにおける翻解明と効果的な対処法の開発は、健康長寿社会

訳過程を調節するシグナル伝達系（mTORC1 伝達の実現に向けた喫緊の課題である。

系）の活性化が中心的役割を果たすことが判明して・ 筋運動と脳機能：我々は最近、動物モデルを用いる[1]。一方我々は、mTORC1 伝達系の活性化といて、電気刺激による局所的な筋収縮が、脳海筋タンパク合成の活性化の程度が必ずしも一致しな

馬における神経栄養因子の発現を増大させるこ

いこと[2]、リボソーム量の増加（リボソーム生合成）もとを示した[7]。そのメカニズムを解明することは、筋肥大に重要な役割を果たすこと[3]などを示してき

認知症予防のための運動プログラムの開発へとた（図）。

つながるものと期待している。
【引用文献】[1] Ishii N et al. J Phys Fitness Sports Med 1: 83-94,
2012.

mTORC1[2] Ogasawara R et al. J Appl Physiol 123: 710-716,
2017.

Akt mTORC1 p70S6K[3] Kotani T et al. J Appl Physiol: in press, 2019.
[4] Ochi E et al. J Appl Physiol 108: 306-313, 2010.
[5] Tanimoto M. and Ishii N J Appl Physiol 100:rRN
A1150-1157, 2006.
[6] Takenami E et al. J Diabetes Invest 10: 331-338,
2019.
図 骨格筋サイズを調節する因子とトレーニング[7] Maekawa T et al. Appl Physiol Nutr Metab 43:
491-496, 2018.
1

レジスタンス運動のプロトコルと効果の関係性について
小笠原 理紀 （名古屋工業大学 生命・応用化学専攻）【レジスタンス運動による筋タンパク質合成促進メカ【はじめに】

ニズム】

大規模な疫学研究によって、骨格筋量・機能の低下は多くの生活習慣病罹患率、死亡率、認知機

レジスタンス運動による筋タンパク質合成の促進

能低下率を上昇させる独立した因子であるとのにおいてはセリン/スレオニンキナーゼである

エビデンスが蓄積されてきている。運動は、持久

mechanistic target of rapamycin（mTOR)が重要な役

性運動のような低強度長時間運動によるエネル

割を果たすことがわかっている[1,2]。mTOR は細胞ギー基質利用能の向上などのマラソンランナー

においてタンパク質複合体として存在することが知らのような適応から、レジスタンス運動のような高れている（少なくとも mTORC1 と mTORC2 の 2 つの強度短時間運動による筋肥大などのボディビル

複合体が知られている）。このうち mTORC1 がレジス

ダーのような適応まで、骨格筋においてその負荷

タンス運動による筋タンパク質合成の促進に重要と強度や刺激時間に応じて幅広い適応を生み出す考えられてきたが、最近の研究結果は必ずしもそのことができる。したがって、骨格筋がどのように考えを支持していない。現在、mTOR がどのように筋して運動・筋収縮による様々な刺激を読み取り、タンパク質合成を促進しているのかは不明な点が多刺激に応じた適応を生み出すのか理解することく、また、筋収縮がどのように mTOR を活性化していは、運動パフォーマンスの向上のみならず、加齢、るのかも不明な点が多い。本講演では mTORC2 やがん、糖尿病などによる骨格筋量・機能の低下の未知の mTOR 複合体の関与の可能性などを含め、予防や治療などに貢献することで我々の健康の最新の知見を紹介する。

維持・増進に大きく貢献すると考えられる。本講【レジスタンス運動のプロトコルと効果の関係性】

演では、運動による筋肥大の概要を紹介するととレジスタンス運動のプロトコルはバラエティに富む

もに、筋肥大効果を目的とした主要な運動形態でが、主要な変数は強度やセット数（運動量）、トレーあるレジスタンス運動のプロトコルと筋肥大効

ニング頻度などであろう。本講演では我々が確立し果の関係性について紹介する。

た小動物のレジスタンス運動モデルを用いた成果[3,4,5]を中心に、これらの変数が mTOR 活性や筋タン【レジスタンス運動による筋肥大メカニズム】
骨格筋量は筋タンパク質の合成と分解のバランス

パク質合成、筋肥大にどのような影響を及ぼすか紹によって調節されている。したがって、合成が分解を介し、効果的なレジスタンス運動のプロトコルについ上回ることによって骨格筋量は増加し、反対に分解て考察する。

が合成を上回ると骨格筋量は減少する。日常生活に【引用文献】

おいて、食事摂取後には合成が分解を上回るが、そ[1] Ogasawara R and Suginohara T. FASEB J 32:の後の空腹時には分解が合成を上回るといったよう

5824-5834, 2018.

に、タンパク質代謝は比較的ダイナミックに変動して[2] Ogasawara R, Jensen TE, Goodman CA,

いるが、中長期的には骨格筋タンパク質の出納バラ

Hornberger TA. Exerc Sport Sci Rev 47: 188-194,
2019.

ンスが保たれているため、骨格筋量は大きくは変化しない。一方、レジスタンス運動は合成と分解の両方[3] Ogasawara R, Arihara Y, Takegaki J, Nakazato K,を増加させることが知られているが、合成の増加はIshii N. J Appl Physiol 123:710-716, 2017[4] Takegaki J, Ogasawara R, Tamura Y, Takagi R,

分解の増加に比べて大きく、長続きし、筋タンパク質の蓄積が生じる。これを適切な頻度で実施すること

Arihara Y, Tsutaki A, Nakazato K, Ishii N. Physiol

で徐々に筋タンパク質量が増加し、筋肥大が生じる。

Rep 5: e13515, 2017[5] Ashida Y, Himori K, Tatebayashi D, Yamada R,

したがって、レジスタンス運動によっていかに筋タン
パク質合成を促進するかが筋肥大効果を得るため

Ogasawara R, Yamada T. J Appl Physiolに重要であると考えられている。

124:341-348, 20182

筋萎縮の原因とレジスタンス運動を用いた予防について
中里 浩一 （日本体育大学 保健医療学部）【骨格筋電気刺激によるレジスタンス運動は多様な作用機序として酸化ストレス物質（ROS）増大、細胞

筋萎縮予防の福音となりうる】

内 Ca2+濃度上昇により惹

骨格筋量維持は超高齢社会を迎えた本邦におけ起される筋タンパク質分る加齢性筋萎縮の予防のみならず、がんサバイバ

解が挙げられている（右ーのリハビリテーション、悪液質予防、集中治療室入図）。萎縮筋での SLN 増院患者に お け る 急速な 筋量減少（ ICU-acquired

加 は こ れ ら の 反応 に 関

weakness）、心臓病罹患者に対する運動療法（心臓与・助長している可能性

リハビリテーション）など様々な臨床現場において重がある。

要視されている。この背景には、骨格筋が全身の糖

EMS は萎縮筋における代謝に影響を与えることおよび骨格筋自身が内分泌

筋タンパク質分解のカウ臓器として多臓器に作用し恒常性に寄与することなンターメジャーとしてタンどが広く認識されてきたことが挙げられる。

パク質合成亢進に一定のレジスタンス運動は骨格筋萎縮予防に対する有効効果を有するとされる。しな対策である。ただし、疾病による不活動を余技なくかし、ここにあげた ROSされている方において運動の実施は難しい。自重運増大、細胞内 Ca2+濃度上昇抑制を目途とした EMS

動の実施困難者に対して運動を負荷する方法として、の処方についてはこれまで検討されてこなかった。

骨格筋電気刺激（EMS）が提唱されている。EMS は、運動を必要とするものの自立歩行もままならない方【単収縮負荷がミトコンドリア機能改善により不活動

にとって特に筋タンパク質合成亢進の観点からその時の筋萎縮を抑制する可能性がある】

効果が示されている。ただし、筋萎縮予防に対する

ミトコンドリアは ROS の産生および細胞内 Ca2+濃度

EMS の条件は十分に検討されていない。

の調節に関与する。近年免荷による骨格筋萎縮初期ではミトコンドリア由来タンパク質分解が主であると

2+【不活動は細胞内 Ca 濃度、骨格筋内サルコリピン

報告された。すなわちミトコンドリアの量的・質的変化

発現および全身代謝を亢進させる】が ROS 増加および細胞内 Ca2+増加の要因である可サルコリピン（SLN）は小胞体 Ca2+-ATPase に抑制能性がある。

2+的に作用して細胞内 Ca 濃度を増加させる。我々はEMS は低周波数により単収縮、高周波数により強ごく最近不活動による萎縮骨格筋内にて細胞内縮がそれぞれ誘発される。従来の EMS を用いたレ

2+

Ca 濃度上昇とともにサルコリピン（SLN）が顕著に

ジスタンス運動は、強縮を慢性負荷することで筋タン増加していることを見出した[1]。SLN は非ふるえ熱パク質合成亢進を期待するものであった。我々は慢産生に関与することも知られており、我々は不活動

性的な強縮負荷後の骨格筋におけるミトコンドリア量が全身熱産生を亢進することも見出した。がん悪疫および呼吸機能を検討したところ、負荷前後で変化質においては骨格筋萎縮のみならず体脂肪の著しは見られなかった。一方、単収縮の慢性負荷を課し

い減少も観察されており、骨格筋での SLN増加は全た場合、ミトコンドリア量の増加および呼吸鎖複合体

身の異化作用を促進させる可能性がある。以上からの呼吸機能亢進を見出した。

2+

萎縮筋において細胞内 Ca 濃度恒常性が破綻する

萎縮筋に対する適用は今後の課題となるが、単収ことと SLN の骨格筋萎縮にとどまらない全身恒常性縮を用いた低周波 EMS はミトコンドリア量および呼への関与が示唆された。

吸機能改善を介した骨格筋萎縮予防効果が期待できる。
2+【酸化ストレス発生および細胞内 Ca 増加が筋萎縮における鍵反応である】【引用文献】

一般に免荷や脱髄などの不活動による筋萎縮の[1] Tomiya et al, Am J Physiol, in revision3

温熱刺激による骨格筋ミトコンドリアの適応と加齢関連疾患治療への応用可能性
田村 優樹（日本体育大学 体育学部）【温熱療法のエビデンス】
温熱療法は古典的な物理療法として整形外科でを検討した。予想通り、温熱刺激は実験的な筋不活

広く利用されている。また、医師の指導に基づく温泉動によるミトコンドリアの減少と骨格筋萎縮を部分的療法は医療費控除の対象となることが厚生労働省にに抑制することが明らかとなった[3]。興味深いことに、より定められている。しかし、これらの温熱療法の効その分子メカニズムとして PGC-1αの経路の可能性

果を裏付ける生物医学的根拠は十分に得られていは支持されなかった。一方で、不活動によるミトコンない。このような状況は、温熱療法の適応可能範囲

ドリアの分解機構の活性化が、温熱刺激により抑制の見誤りや新しい適応症の見逃しなどの諸問題が生されることが明らかとなった。温熱刺激による適応のじさせる恐れがある。

機序は生体内環境に依存する可能性が示唆され量・機能の向上が潜在的なメカニズムとなる可能性

た。
【温熱刺激による骨格筋ミトコンドリアの適応と機序】
ミトコンドリアは、細胞内のエネルギー産生や恒常【老齢モデルへの温熱刺激の介入と課題】

性維持を担う細胞小器官である。骨格筋においてミ

近年では、加齢に伴う骨格筋のミトコンドリアの機

トコンドリアの量・機能の上昇は、持久的運動能力の能不全は、サルコペニアや他臓器の加齢関連疾患向上に貢献する。一方で、骨格筋ミトコンドリアの量・の原因となりうることが示唆されつつある。そこで、温機能の低下は骨格筋萎縮の原因のひとつとなること

熱刺激によって骨格筋ミトコンドリアの量・機能を回が明らかにされている。したがって、骨格筋のミトコン

復させることができれば、サルコペニアや加齢関連

ドリアの量・機能を保持・向上させることは、健康的な疾患の発症リスクの低下に寄与できる可能性が期待

生活をおくる上で重要な観点となる。

できる。しかし、老齢マウスに温熱刺激を与えても骨我々は、温熱刺激が骨格筋のミトコンドリアの量を格筋ミトコンドリアの適応性は、若齢マウスと比較して上昇させることを明らかにした[1]。また、ミトコンドリア

低値を示した[4]。温熱刺激による骨格筋ミトコンドリ

量の増加だけではなく、ミトコンドリアの機能が向上

アの適応に関わる細胞内の情報伝達が老齢によりすることを見出した（例：電子伝達系の酵素活性の上負に修飾された可能性が示唆される。

昇、酸素消費速度の上昇、酸素消費に伴う活性酸

我々は、老齢によるミトコンドリア適応性の減弱のメ素種の産生が抑制）。ミトコンドリア生合成ならびにカニズムの解明と薬剤・栄養素材による克服を目指

酸化系エネルギー代謝は、転写共役因子 PGC-1α

して現在研究を進めている。特に「熱応答性の転写によって強力に制御される。そこで、温熱刺激による因子HSF1を中心とした遺伝子発現調節機構の加齢ミトコンドリアの適応に PGC-1αが関与するか否かを変化」と「加齢による代謝機構の変調・付随する代謝検討した。一過性の温熱刺激により PGC-1αが核内産物の変化」のクロストークを潜在的なメカニズム候へ移行すること（≒活性化）、いくつかの PGC-1αア

補として着目している。本講演では、我々が現在得

イソフォームの遺伝子発現が上昇することが明らかとている最新の知見の一部を紹介したい。

なった[2]。さらに、PGC-1αの発現抑制は、温熱刺激によるミトコンドリアの量・機能の適応を減弱または【引用文献】

消失させた。これらの知見から、温熱刺激によるミト[1] Tamura Y et al. Am J Physiol Regul Integr Comp

コンドリア適応のメカニズムとして、少なくとも部分的

Physiol 307: R931-R943, 2014.
[2] Tamura Y and Hatta H. J Phys Fitness Sports Medには PGC-1αの経路が関与すると考えられる。
温熱刺激は、廃用性筋萎縮を部分的に抑制する

6: 151-158, 2017.

ことが明らかとなっているが、その詳細なメカニズム[3] Tamura Y et al. J Physiol 593: 2707-2720, 2015.

は明らかではない。上述の通り、骨格筋ミトコンドリア[4] Tamura Y et al. J Gerontol A Biol Sci Med Sci 72:の減少・機能不全は、骨格筋萎縮の原因のひとつと299-308, 2017.

なる。そこで、温熱刺激による骨格筋ミトコンドリアの4レジスタンス運動直後における筋疲労度と長期効果の関連
佐々木 一茂（東京大学 大学院総合文化研究科／スポーツ先端科学研究拠点）

動条件と同程度の筋疲労が認められた。一方で、同【はじめに】
近年の研究により、低負荷（最大挙上重量1RM のじ低負荷でも動作速度と反復回数を高負荷運動条

30～50%）を用いたレジスタンス運動であっても、動件と同一にした場合の筋疲労はわずかであり、限界

作をゆっくりとする、反復回数を増やすなどの工夫をまで反復した場合には高負荷運動条件を上回る筋することで、高負荷（1RM の 80%前後）を用いた運動

疲労が認められた。これらの結果は、低負荷レジスと同等の長期効果（トレーニングとして継続した場合

タンス運動が筋力増強・筋肥大をもたらさないとするの筋力増強・筋肥大効果）をもたらすことが示されて従来の説と、工夫次第で高負荷運動と同等の効果をいる[1,2]。このメカニズムに関して、Burd ら[3,4]は一もたらすという近年の研究結果[1,2]を矛盾なく説明

回のレジスタンス運動実施後の筋タンパク質合成速できるものである。そこで我々は筋疲労度と長期効度を負荷・反復回数・動作速度の異なる条件間で比果の関連について検討すべく、約 150 編の英語原較し、その結果について「低負荷を用いた場合でも、著論文からレジスタンス運動のプロトコル（負荷、回筋が疲労するまで運動を続けることで最終的にほぼ数、頻度、期間など）および長期効果のデータベー

全ての筋線維（筋肥大効果の高い速筋線維を含む）

スを作成し、そこから典型例として抽出した数種類のが動員され、そのことにより高負荷運動と同程度にレジスタンス運動プロトコルについて筋疲労度を実筋タンパク質合成が刺激される」と考察している。こ験的に測定した。その結果、筋疲労度と長期効果のことから、レジスタンス運動の直後における筋疲労（上述のデータベースより筋力増強・筋肥大の効果の程度は、その運動でどれだけ筋タンパク質合成が量を算出）との間にいくつかの関連を見出すことが刺激されたかを表す指標として、長期効果の予測にできたので本講演で紹介したい。

もつながる有用な情報を含んでいる可能性がある。
【レジスタンス運動直後の筋疲労を測る】
筋疲労は運動生理学的に「運動により引き起こされる筋力（あるいはパワー）発揮能力の低下」と定義される[5]。通常は運動の前後に随意最大筋力を測定してその低下率を筋疲労度とするが、電気刺激による誘発筋力（単収縮力など）の低下も同時に測定することで末梢性疲労（筋自体の疲労）と中枢性疲労とを区別した詳細な評価が可能となる。また、近年
Froyd ら[6]は高強度運動終了後数分において筋疲

図 レジスタンス運動直後における筋疲労度

労の急速な回復が起こることを実験的に示し、これま平均＋標準偏差（n = 8）。各条件とも 3 セットの運動

での多くの研究が筋疲労（特に末梢性疲労）を過小を実施し、各セット終了直後における測定値の平均評価していると指摘した。そこで我々は、運動後直ちから疲労度（初期値を基準とした低下率）を求めた。

に筋疲労を評価するために、膝伸展筋力計に運動器具としての機能をもたせた独自の系を構築し、こ【引用文献】

れを用いて数種類の運動プログラム実施前後における随意最大筋力・誘発筋力の低下とその回復過程[1] Tanimoto M and Ishii N. J Appl Physiol 100:
1150-1157, 2006.

を詳細に比較した。

[2] Mitchell CJ et al. J Appl Physiol 113: 71-77, 2012.
[3] Burd NA et al. PLoS One 5: e12033, 2010.

【筋疲労度と長期効果は関連するか？】[4] Burd NA et al. J Physiol 590: 351-362, 2012.

図に示すように、低負荷低速度（いわゆるスロート[5] Gandevia SC. Physiol Rev 81: 1725-1789, 2001.

レーニング法）の運動条件では、伝統的な高負荷運[6] Froyd C et al. J Physiol 591: 1339-1346, 2013.
5

繰り返しのレジスタンス運動が筋タンパク質合成に及ぼす影響 ―mTORC1 活性とリボソーム量の変化に着目して―
小谷鷹哉 1,2、加藤光 1、中里浩一 2、石井直方 1
1
東京大学大学院総合文化研究科、2 日本体育大学
繰り返しのレジスタンス運動（RET）による骨格筋肥大には、タンパク質の翻訳過程（翻訳効率×翻訳容量）の活性化による筋タンパク質合成（MPS）の上昇が重要になる。翻訳効率は主に mammalian target of rapamycin complex 1 (mTORC1)の活性化により決定され、翻訳容量はリボソームの量により決定される。RET 日数の増加により mTORC1 の活性とリボソーム量は変化するが、これらの変化が MPS に及ぼす影響は不明である。
本研究ではラットの腓腹筋を経皮的電気刺激により収縮させる RET モデルを用いて、RET による mTORC1 とリボソーム量の変化が MPS に及ぼす影響を検討した。群分けはRET を行わない SED 群、RET を 1 日行う 1B 群、1 日おきに 3 日行う 3B とし、最後のRET から 6 時間後の腓腹筋を解析した。その結果、mTORC1 活性の指標となる p70S6K
は RET により活性化したが、3B は 1B と比較して活性化の程度が有意に減弱した。一方で、リボソーム量は 3B が SED および 1B と比較して有意に増加した。次に SUnSET
法により MPS を検討した結果、RET により MPS は有意に上昇したが、1B と 3B の間に差は見られなかった。これらの結果より、RET 日数の増加により MPS の上昇の程度は変化しないが、RET 毎に翻訳効率を顕著に上昇させるのではなく、翻訳容量を高めることで MPS を高めるというようなシフトが起こると考えられる。

ラットレジスタンスエクササイズモデルにおいて 1 レップあたりの収縮時間の違いが筋タンパク同化応答に及ぼす影響加藤光 1、小谷鷹哉 1,2、田村優樹 2、鴻崎香里奈 2、中里浩一 2、石井直方 1
1
東京大学大学院総合文化研究科、2 日本体育大学【背景】
レジスタンストレーニングは競技力向上・サルコペニア予防に対し有効である。
レジスタンストレーニングにおける筋タンパク質同化応答を最大化する 1 レップあたりの筋収縮時間は不明である。またラットレジスタンスエクササイズモデルにおいては、力積が筋タンパク質同化応答を左右することが知られている。
【目的】力積が揃っている
条件下で、1 レップあたりの収縮時間が異なるレジスタンスエクササイズの筋タンパク
質同化応答を調べる。
【方法】Sprague-Dawley ラット（雄性・10 週齢）の右脚腓腹筋に
経皮電気刺激により等尺性最大収縮（セット当たり 10 レップ）を惹起させた。1 レップの収縮時間が 3 秒の群（3s 群）と 9 秒の群（9s 群）を設けた。各群のセット数を 3s 群
は 5 セット、9s 群は 3 セットとすることで、群間での力積を揃えた。筋タンパク質同化応答の評価として SUnSET 法を、また mTOR シグナル活性の評価としてウェスタンブロ
ッティング法を用いた。
【結果】レジスタンスエクササイズ 3 時間経過後において、筋タンパク合成量・mTOR シグナル活性ともに 9s 群より 3s 群の方が高くなった。レップ進行に伴う発揮トルクの減少量は 3s 群より 9s 群の方が高くなった。
【結論】力積を揃えた
条件下において、1 レップあたりの収縮時間を極度に長くすることで、発揮筋力の低下により一過性の筋タンパク質同化応答が低下することが示唆された。
6触覚および視覚情報が自重スクワット動作の左右対称性および安定性に及ぼす効果
田丸博朗 1,2、福崎千穂 2、石井直方 1,2
1
東京大学大学院総合文化研究科、2 東京大学大学院新領域創成科学研究科【目的】自重を用いたスクワット運動(SQ)中に触覚および視覚情報を付与することで、動作の左右対称性や安定性が変化するかどうかについて検討することを目的とした。
【方法】健康な成人 11 名(男性 8 名/女性 3 名)が、
「触覚情報あり/なし」(T/NT) × ｢視覚情報あり/なし」(V/NV) ×「通常速度/低速度」(通常/スロー)の 8 つの条件で SQ を行った。なお、T 条件は被験者が前に置かれたラックに両手で軽く触れている状態とし、NT 条件は何も触れていない状態とした。また、V 条件は被験者が目の前に置かれた鏡を見ている状態とし、NV 条件は鏡を撤去して壁を見ている状態とした。SQ 中の右脚と左脚それぞれの床反力と身体に貼り付けたマーカーの座標から、右脚と左脚の関節トルクと身体の重心動揺を求めた。条件間の比較は下降局面と上昇局面に分けて行った。
【結果と考察】通常 SQ では、触覚情報を付与することによって膝関節トルクの左右差と重心動揺の外周面積のどちらも減少することが示されたが、視覚情報の付与により重心動揺の外周面積が増大するという好ましくない変化が観察された。一方、スローSQ では、触覚情報
および視覚情報を付与することによって、重心動揺の外周面積が減少することが示された。

Muscle Strength and Bone Strength Assessed with Osteo-sono Assessment Index
Among Recreationally Athletic Japanese Women
Takahisa Ohta1,2, Junzo Nagashima1, Haruhito Aoki1, Takeshi Yoshihisa1, Yasunori Imagawa1,
Nobuyoshi Ono1, Wataru Fukuda1, Reo Konagi1, Susumu S. Sawada 3, Hiroyuki Sasai2,
Naokata Ishii2
1
Yokohama Sports Medical Center, 2 The University of Tokyo, 3 Waseda University
Low muscle strength is an independent risk factor for low bone strength, which is awell-established predictor of osteoporotic fracture. However, the association between muscle
strength and bone strength remains unclear among recreationally athletic Asian women.
PURPOSE: To investigate the association between muscle strength and bone strength among
recreationally athletic Japanese women. METHODS: Cross-sectional data from 7,091 Japanesewomen who had undergone medical checkup, which including bone strength at right calcaneal
with quantitative ultrasound (QUS), which showed osteo-sono assessment index (OSI), and amaximal voluntary knee extension test with an isokinetic dynamometer (Nm/kg) during
1998-2016. RESULTS: Muscle strength had a positive association with OSI(×106) score after
adjustment for after adjustment for age, systolic blood pressure, smoking, drinking, prevalence ofdiabetes, and body mass index (B=0.17, 95% confidence interval; 0.15–0.19, p <0.001)
Furthermore, age-stratified analysis (< or ≥50 yrs) showed similar patterns of association.
CONCLUSION: Our results, including age-stratified analysis, suggest a dose-response association
between muscle strength and bone strength after adjustment for potential confounding factors.
7乳酸摂取が骨格筋ミトコンドリアに与える影響
高橋謙也 1、北岡祐 2、山本健 1、八田秀雄 11
東京大学大学院総合文化研究科、2 神奈川大学人間科学部【背景・目的】
乳酸はミトコンドリアを増加させる因子である可能性が報告されている。
そこで本研究では、乳酸摂取が骨格筋ミトコンドリアに与える影響について検討した。
【方法】8 週齢の雄性 ICR マウスを対照群、乳酸群、トレーニング群、乳酸＋トレーニング群の 4 群に分類した。生理食塩水または乳酸ナトリウム(5 mg/g BW)を経口投与し、投与の 30 分後にトレッドミルを用いた走運動(20 m/min, 30 min)を週 5 回行った。4 週間のトレーニング期間終了後、組織を摘出し分析を行った。また、一過性の乳酸投与がミトコンドリアの適応に関与する細胞内シグナル経路に与える影響ついて検討した。
【結果】
実験終了時の体重および筋湿重量、実験期間中のエネルギー摂取量に有意な差は認められなかった。ヒラメ筋および足底筋におけるクエン酸合成酵素およびシトクロム C 酸化酵素(COX)の最大活性において、トレーニングの正の主効果が認められた(p<0.01)。また、ヒラメ筋および心筋の COX 最大活性において、乳酸投与の正の主効果が認められた(p<0.05)。しかしながら、一過性の乳酸投与は細胞内シグナル伝達経路に影響を与えなかった。
【結論】乳酸摂取は、酸化的な筋組織においてミトコンドリアの適応を引き起こす可能性が示唆された。

運動後の筋グリコーゲン回復のための最適な牛乳の組成の検討
深澤歩 1、横田悠天 1、木村典代 2、寺田新 11
東京大学大学院総合文化研究科、2 高崎健康福祉大学健康福祉学部健康栄養学科
我々はこれまでに、運動後のマウスに対して糖質溶液を単独で摂取させた場合と比べて、糖質と牛乳の混合溶液を摂取させた場合に、高い筋グリコーゲン回復効果が得られることを報告している。本研究では、このような筋グリコーゲン回復効果において、牛
乳中の乳脂肪分が重要な役割を果たしているという仮説の下、糖質と同時に摂取する牛
乳中の乳脂肪分の濃度が、運動後の筋グリコーゲン回復に及ぼす影響について検討を行った。その結果、運動後のマウスに対して、糖質溶液、糖質+無脂肪牛乳、糖質+有脂肪牛乳の混合溶液のいずれかを摂取させた場合、糖質溶液と比較して、糖質+有脂肪牛乳を摂取させた場合にのみ有意に高い筋グリコーゲン回復効果を得ることができた。このことから、糖質と牛乳の混合溶液の摂取による運動後の筋グリコーゲン回復促進効果には、牛乳中の乳脂肪分の存在が重要な役割を果たしている可能性が示唆された。

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Unique excitation of the ipsilateral motor pathway in an elite high jumper withbelow-knee amputation
Tomoya Nakanishi1,2, Atsushi Sasaki1,2, Kento Nakagawa3, Kimitaka Nakazawa1
1
Graduate School of Arts and Science, The University of Tokyo;
2
Japan Society for the Promotion of Science; 3 Faculty of Sport Sciences, Waseda University
In this study, we focused on an elite Paralympic high jumper with below-knee amputation who
holds the Asia record of high jump. His brain might be reorganized to manipulate his prosthesis
skillfully. The objective of this study was to clarify whether the elite high jumper shows bilateral
activation using fMRI. Moreover, motor evoked potential (MEP) was measured to test if theexcitability of ipsilateral cortico-spinal pathway would be specifically enhanced in the stump
muscle by using transcranial magnetic stimulation (TMS). In the results, The world class highjump athlete with below-knee amputation showed existence of both the ipsilateral and contralateralmotor pathways innervating the stump muscle which directly controls his prosthesis. This result islikely due to the long-term motor practice to develop enough control skills for manipulating
prosthesis for his superior high jump. We confirmed this phenomenon using both MRI and TMS
for a top athlete with amputation. This specific brain reorganization would support his superiorsport performance.

小脳梗塞に伴う歩行失調機序の解明のためのシナジー解析
酒井隆太郎 1、舩戸徹郎 2、鴻巣暁 1、藤木総一朗 3、淺香明子 1、青井伸也 4、柳原大 1
1
東京大学大学院総合文化研究科、2 電気通信大学大学院情報理工学研究科、
3
獨協医科大学医学部、4 京都大学大学院工学研究科
ヒトや動物の筋骨格系は四肢の運動に対して非常に大きな運動自由度を有する。この運動の冗長性の問題を扱うために、ヒトや動物は協調的な運動パターンを利用することで冗長性を減少させていると考えられてきた。中枢神経系の障害は協調運動の構造を変化させることが知られており、特に小脳の病変は二足歩行運動を不安定にする。しかし、協調運動の制御と学習に対する小脳の役割は未だ明らかではない。小脳の局所領域と歩行中の協調運動の関係にアプローチするために、我々は後肢による二足歩行を Wistar ラットに学習させ歩行中の関節運動を計測できる実験系を構築し、小脳中間部の脳梗塞前後の後肢運動の協調パターンを運動学的に解析した。その結果、（１）片側の小脳中間部の梗塞は主として後肢歩行中の関節運動の時間的な協調要素に影響を及ぼし、また（２）
協調運動は短期間の内に回復する傾向が見られる、ということが確認された。

9Interrelationship between joint movements to maintain precision of performance inbaseball throwing
Arata Kimura, Leon Omura, Shinsuke Yoshioka, Senshi Fukashiro
Graduate School of Arts and Sciences, The University of Tokyo
We aimed to examine which interrelationships between joint movements are important to maintainthe precision of performance during baseball throwing. The participants threw a ball to a target in
the sitting throws and these throwing motions were recorded by the motion capture system.
Variabilities of the vertical hand velocity in the case each kinematic parameter was madeindependent from the other kinematic parameters were calculated by using computer simulation. In
some participants, the variability of the vertical hand velocity was higher than that obtained in theexperiment when the shoulder internal/external rotation angle or shoulder horizontal
flexion/extension velocity was made independent. This result indicates that the precision of thevertical hand velocity decreases when the other kinematic parameters do not covary appropriately
with these two kinematic parameters. Therefore, interrelationships of the other kinematicparameters that counterbalance the variability of vertical hand velocity derived from these two
kinematic parameters are important to maintain the precision of the vertical hand velocity.
Concerning other participants, the shoulder internal/external rotation angle and elbow
flexion/extension velocity were the kinematic parameters that should be counterbalanced tomaintain the precision of the vertical hand velocity.

筋の力－速度関係のパラメータが歩行中の下肢の筋活動レベルに及ぼす影響
飯野要一、吉岡伸輔、深代千之東京大学大学院総合文化研究科
本研究の目的は、下肢の各筋群の力－速度関係における最大等尺性筋力と最大短縮速度
が、歩行中の下肢の筋活動レベルに及ぼす影響を明らかにすることであった。
被験者は、健常な若年成人男性 4 名であった。被験者の課題は、自然な速度で直線歩行することであった。モーションキャプチャーシステムを用いてマーカ 3 次元座標を収集し、床反力データを収集した。OpenSim と Lai et al. (2017)の筋骨格モデルを用いて分析を行った。
このモデルの下肢の各筋群の最大等尺性筋力を±50%、最大短縮速度を 4Los-1 と 14 Los-1に(Lo は筋の至適長)変化させた場合に Static Optimization Tool を用いて推定される下肢の筋活動レベルがどのように変化するかを調べた。歩行中の下肢筋の活動レベルは、足関節底屈筋だけでなく股関節外転筋や股関節内旋筋の最大筋力を減少させた場合に同程度に大きく増加することが示唆された。なお、この内容は、第 25 回日本バイオメカニクス学会大会で発表されたものである。

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逆上がりの上肢関節トルクを規定する要因
鴻巣暁、吉岡伸輔、深代千之東京大学大学院総合文化研究科【背景と目的】逆上がりの達成には上肢関節周りの大きな筋力（上肢関節トルク）の発揮が必要であると考えられ、助走および踏切により獲得される離地瞬間の身体の鉛直速度や角運動量はこの必要筋力を低下させていると考えられる。本研究では、逆上がりの達成に必要な上肢関節トルクを規定する要因を明らかにすることを目的とした。
【方法】①遊脚期（両脚離地から腹部と鉄棒の接触まで）における身体重心の鉛直運動をモデル化することで、鉛直鉄棒反力 F、身体重心の鉛直移動距離 h、離地瞬間の重心の鉛直速
度 v、および遊脚期の時間 T の関係を定式化した。②健常成人男性 10 名に 5 段階の高さ
条件（身長比 65、75、85、95、105%）で逆上がりを行わせ、モーションキャプチャおよび鉄棒反力の測定により上記のパラメータを算出した。③4 セグメントの身体モデルを用いた最適化シミュレーションにより、最小の上肢関節ピークトルクで逆上がりを達成する動作パターンを探索した。
【結果】方法①より、vT=2h が満たされるときに鉄棒反力 F が最も効率的に低下することが示唆された。方法②の結果、身長比 75%以上の全ての鉄棒高条件においてこの関係式に近い鉛直速度 v および時間 T の組み合わせが選択されていた。方法③より、肩関節伸展ピークトルクと離地の全身の運動エネルギーの間の相補性が観察された。

Complimentary motor planning between onset timing and movement velocity inreaching toward a moving target
Ryoji Onagawa, Kazutoshi Kudo
Graduate School of Arts and Sciences, The University of Tokyo
How to deal with redundant degrees of freedom is one of the fundamental questions in motor
control. Previous studies about ball throwing to a static target has revealed that humans reduce thevariability by complementarily coordinating release parameters (position, velocity, and direction).
In this study, we investigated the relationship among movement onset timing and movement
execution parameters such as movement velocity or direction by introducing the extra redundancy
using reaching task towards a moving target. Fourteen participants were required to pass the cursor
through the circular moving target within the range of 60° to 120°. The target moved with constantvelocity around the starting position of the cursor, allowing participants to plan when to start and inwhich direction and velocity they move by themselves. The results showed that there wassignificant positive correlation between onset timing and movement velocity and no significant
correlation between onset timing and movement direction. These results suggest that, whenhumans are required to pass through the moving target, they control complementarily only limited
variables in initial phase of learning, rather than modulate all variables. Additionally, the effective
correlation indicates that the spatiotemporal coordination to minimize the effects of sensorimotor
noise on the outcome is formed when planning the movement beforehand.
11時間制約に応じた速度ー正確性トレードオフの調節におけるリスク回避行動
女川亮司、進矢正宏、太田啓示、工藤和俊
東京大学大学院総合文化研究科
多くのスポーツにおいて、厳しい時間制約の中で、複数の行動選択肢から一つの行動を選び実行することが求められる。そのような状況では、速度と正確性の相反性を考慮に入れる必要がある。本研究では、この要素を抽出した心理物理実験課題を作成し、価値の減少を引き起こす要素の違いが応答方略選択に与える影響を検討した。12 名の参加者
が、2 つの選択肢から片方の選択肢を選択する課題を行った。２つの選択肢は各々100・200 点の初期価値を持ち、その価値が時間経過につれて線形に減少し、同時刻 τ で 0 点になる。τ を 500 ms から 1500 ms の間で、試行間で変化させた。価値の減少を引き起こす条件として、利得減少条件（得点が減少する）、確率減少条件（初期価値を得られる確率が減少する）の 2 条件を設定した。
利得と確率は選択肢の価値を決める主要因である。
報酬期待値の観点においては、条件間で同等であるものの、結果の変動性の観点から見ると、条件間で異なる性質を持つ。選択された応答方略を条件間で比較した結果、利得減少条件に比べ、確率減少条件において、有意に短い反応時間が確認された。この結果
は、参加者が結果の変動性を回避するような応答方略選択を行ったことを示した。

Individual-specific leaning dynamics in bimanual coordination
Kae Mukai1, Akito Miura2, Kazutoshi Kudo1,3, Seijiro Tsutsui4
1
Graduate School of Arts and Sciences, The University of Tokyo;
2
Faculty of Human Sciences, Waseda University;
3
Graduate School of Interdisciplinary Information Studies, The University of Tokyo;
4
The Faculty of Wellness, Tokai Gakuen University
Previous research on bimanual coordination by dynamical systems approach has reported that
there are individual-specific learning dynamics in coordination learning. We investigated this inbimanual coordination task by cross-correlation function. In the experiment, 18 participants
practiced the bimanual coordination task with the relative phase of 90°. The duration of one trial
was 10 seconds. Each participant performed a total of 135 trials. We calculated cross-correlation
function between displacements of both hands, and accessed time evolution of the peakcross-correlation value and the lag at the peak value across trials as parameters that characterizelearning dynamics. As a result, we observed individual-specific learning processes. One was that
initially the peak cross-correlation value was relatively high and the lag at the peak was distantfrom the relative phase of 90°, and through learning the lag at the peak approached gradually the
relative phase of 90°. The other one was that initially the peak cross-correlation value was relatively
low but the lag at the peak clustered around the relative phase of 90°, and through learning the peakvalue gradually increased. These results suggest that in the bimanual coordination, there are
multiple but distinct learning processes to solve the motor problem consisting of multiple
sub-problems.
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