NTT在全球首次闡明，人的動作「做不到位」（與預想存在差距）的主要原因之一，是從大腦傳遞至肌肉的肌肉活動時機的紊亂。相關研究成果已於3月2日發表在學術期刊《Neural Networks》上。
圖1 研究成果概要。研究發現，人體動作做不到位與其說與既往理論所認為的肌肉活動強度波動有關，不如說與肌肉活動的時機紊亂有關。（供圖：NTT）
人體活動時，大腦會向肌肉發送指令，通過肌肉活動實現運動。但運動必然會產生一定的「差距」，這成為無法按意願精準指揮身體的原因。闡明這種「差距」的產生機制，一直是大腦運動控制研究中的重要課題，此前學界普遍認為，肌肉活動強度的紊亂是其主要原因。
此次NTT的研究著眼於既往研究中被忽視的「大腦向肌肉傳遞指令的時機」。研究設置了需要肌肉間不同協同方式的多種手臂運動——到達運動、週期性運動、圓周運動——作為實驗課題，基於同步測量數據詳細分析了動作「差距」與肌肉活動的關係。
針對到達運動位置的「差距」，研究人員讓15名實驗參與者握住運動測量用的機械手柄，通過屈肘動作，重複進行50次將手部從起始位元置移動至目標位置的到達運動。
雖然是重複相同的動作，但每次嘗試中都能觀察到明顯的「差距」（到達位置的差距）。通過貼在皮膚表面的電極測量與肘部運動相關的主動肌和拮抗肌的活動，結果觀察到使手部加速的主動肌和使手部減速的拮抗肌交替活動。
這些肌肉活動不僅每次嘗試的強度存在紊亂，活動時機（達到峰值的時間）也出現紊亂。對到達運動「差距」與肌肉活動關係的分析表明，手部位置的「差距」與肌肉活動強度紊亂無關，而與肌肉活動時機的紊亂存在顯著相關。
研究人員驗證了在類似擊鼓的週期性運動中是否也能觀察到相同趨勢。已有研究表明，週期性運動由與到達運動不同的神經控制機制執行。同時，為了探究優勢手與非優勢手的運動能力差異是否與肌肉活動時機的紊亂相關，研究對左右雙臂均進行了測量。
實驗中，15名實驗參與者（均為右手為優勢手）握住固定的機械手柄，分別用左臂或右臂，按照節拍器提示的節奏，以恆定的力量進行敲擊運動。
結果顯示，在週期性運動中，力量「差距」同樣與肌肉活動強度的紊亂無關，而與肌肉活動時機的紊亂相關。研究提示，非優勢手發力差距更大的原因之一，可能是肌肉活動時機的紊亂。
研究還對週期性運動中尤其需要多塊肌肉協同工作的圓周運動開展了相同實驗，最終得到了與到達運動、週期性運動相同的結果。
NTT今後將把行為實驗與腦活動測量、理論研究相結合，致力於闡明控制肌肉活動時機的腦區與神經表徵，圍繞動作學習、疾病導致的運動失調、優勢手優勢、運動發育與老化變化等，深入開展與動作「差距」相關的各類現象的腦科學研究。相關研究成果未來有望應用於體育、醫療等廣泛領域。
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
