身体運動科学-フィードバック-

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資料紹介

課題：運動動作スポーツ動作を練習してきた際に自分はどのようなことを意識して（注意
をはらって）行ってきたか、自分の経験を具体的に示して論述しなさい。ただし、
以下のキーワードを文中に必ず含めて考察すること。
キーワード：脳、大脳皮質運動野、小脳皮質、シナプス、シナプス可塑性、反復入力、プ
ルキンエ細胞、誤差、感覚フィードバック、フィードフォワード、スキル
　今回、私は昔から習っていたバイオリンの練習に運動の器用さを決定付けるプルキンエ細胞が関わっていると思い、バイオリンを例にあげて説明する。指で速い繰り返しを行い、次第に速くして行くトリルという技法が存在するが、ある程度訓練して速く繰り返しが出来るようになった時点と練習をし始める前とを比較すると、体の中に何らかの変化が起こっているはずだと思う。どこにどのような変化が起こっているのだろうか。筋肉を制御する部分に変化が起こっているのだろうか。それとも神経系,或いは脳の中も変化が起こっているのだろうか。私がバイオリンを練習する際に先生に「体に染み込むように練習しなさい。」と言われていたのが関係しているのではないかと思った。
　バイオリンを練習するとき、小脳の中に運動をコントロールする神経回路の変化が起こっている。筋肉を制御する部分を「運動神経系」という。この中心は大脳皮質にある「大脳皮質運動野」と呼ばれる運動機能中枢であるが、これは運動のやり方・手続を指示する部分で、運動の上達そのものにはあまり関係がないのである。むしろ慣れや訓練などの「熟練運動」は、小脳に保持された「運動記憶」を使うことによって行なわれている。このようなことから、最近では小脳にも運動情報を記憶する「学習能力」があると考えられている。
小脳は運動神経系によって支配された骨格筋、つまり我々の手足などの筋肉の動きを木目細かにコントロールする役割を担っている。そして小脳は大脳皮質や大脳辺縁系を通して視覚・聴覚などの外部感覚や、半規管の平衡感覚、筋収縮・関節の内性感覚など、様々な感覚情報を受け取っている。大脳皮質運動野によってプログラムされた運動命令は、このような感覚情報と照らし合わせることによって実際の動きがコントロールされている。つまり、大脳の運動命令は、小脳内で様々な感覚情報と統合されることにより、どの角度でバイオリンに弓を入れ、どのくらい手を伸ばしたのか、あとどのくらい力を入れれば良いのかといったことが制御されているわけである。
しかし、このような場合、その度にいちいち感覚フィード・バックがなければ正しい運動は実現しないことになる。短い時間の処理といえども、これでは余分に時間が掛かってしまう。なぜなら初めて覚えた運動や仕事がぎこちなくて遅ければ意味がないからである。速い運動を制御するためには、フィードバック情報に頼らずに、あらかじめ軌道を計算して、それに見合った運動指令を出力するフィードフォワード制御が必要である。このようなフィードフォワード制御の理論として、仮想軌道制御仮説が提案されている。これは、運動指令が筋肉のばね特性を調節して、その釣り合い位置に向けて関節が動く、という仮説である。つまり随意運動は、経時的に変化する釣り合い位置（仮想軌道）に関節が追従することによって発現するという理論である。
従って、慣れや訓練によって運動が上達するということは、細かいフィード・バックがなくても筋肉に正しい指示を与えることができるようになるということである。少なくともそのためには、その運動が既に経験されたものであり、目的と結果が事前に決まっている