人の姿勢制御は非線形

Lars_NissenによるPixabayからの画像 PAPER Column

大阪大学 バイオダイナミクス研究室

新説を実証!ヒトはどのように姿勢を安定化させるのか? - リソウ

みなさんお疲れ様です。

今回は線形・非線形から考える、人間の姿勢制御についての話しです。

もともとの論文にはまだいけてないですが、理学療法士として非常に興味深い内容ですので書かせていただきます。



線形・非線形

これについては数学・物理の話しで私にはさっぱり理解できません。

とりあえず一次関数のようなものは線形(=解がでる)

それ以外の問題は非線形となります。

非線形の問題も積分したりして何とか答えが出せるものもあるみたいです。

振子がその例らしいですwww。

人の姿勢制御

従来の考え方として人の姿勢制御は線形でとらえられていたようです。

常に線形システムが起動していて、変数に対して解をだしているようなシステムだったということです。(たぶん)

しかし血液の流れによる動揺などや、身体の柔軟性などの変数があるにも関わらず、様々な環境での姿勢保持ができるため、線形フィードバック機構で解を出すのが難しいというのがこの先生たちが言っていることなんだと思います。(たぶん)

そこでこの先生たちが提唱しているのは間欠制御(スイッチド・ハイブリッドシステム)です。

‘‘立位姿勢に依存した適切なタイミングで、線形フィードバック制御が、一時的かつ間欠的に停止する’’

つまり一時的にフィードバック機構をoffすることで人はバランスを保っているということです。

若年健常者の姿勢制御はこのようなシステムを用いると再現され、パーキンソン病などの方は線形フィードバックシステムで再現されるとなっています。



私的解釈

そもそも出力系をフィードバックというところからとても新鮮に感じる方も多いのではないでしょうか。

この考え方は感覚に対して出力をフィードバックしているという話になります。

実際人が動くためには外界の力や環境などの影響をとても強く受けるのでこういった考え方は臨床につながりやすいのではないでしょうか。

今回の研究では、ずーっと制御しているより、制御を切ってまたつけてを繰り返したほうが姿勢は安定するということです。

ずーっと制御しているつまり力むようなアライメントを有しているとそれだけで難しいと思いませんか。

両下肢屈曲位とかまさに…。

ホンダのASIMOさんがまさに線形フィードバックによる動きであると思います。

転倒しそうな高齢者の動きとASIMOさんが良く似ていると思います。

臨床で立位バランスを良くしようとして、常に出力を入れさせることが果たして良いことなのか疑問がでてくると思います。

スイッチングをいかにさせるかが重要になると定義すると、力まない範囲で感覚を入力し、それに対して出力を促すことが立位制御を改善させるのに必要なのではないかと思います。

立位バランスを止まらせようとするのは理にかなっていない可能性があります。

みなさんの臨床のヒントになればと思います。

本日も最後までお付き合いいただき誠にありがとうございました。



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