身体の動きを学んでみる４；神経系について(3)〜姿勢は「動く前」から準備されている

前回は、
加齢と神経系の話をしました。
今日は、予告していた二つ目。
姿勢は「動く前」から準備されている、
という話です。

まず、
こんな場面を想像してみてください。
片方の手にお盆を持って、その上に重い本が載っています。
もう一方の手で、自分でその本をひょいと持ち上げると、
お盆を持つ手は、ほとんど動きません。

ところが、
誰かが不意に本を取り上げると、
お盆を持つ手はポンと跳ね上がってしまいます。
この違いは、どこから来るのでしょうか。

自分で持ち上げるときには、
「これから荷物が軽くなる」ということを、
脳があらかじめ知っています。
そして、実際に動く前から、お盆を持つ腕の筋肉の働きを
先回りして調整しているのです。

実際の実験でも、
自分で荷重を外すときには、腕の筋肉（上腕二頭筋）の活動が、
荷重が外れるほんの少し前から下がり始め、
前腕はほとんど動きませんでした。

一方、
他の人が荷重を外した場合は、
荷重が外れてから筋活動が下がるため、
前腕が持ち上がってしまいます（文献1）。

このような、
動作に先立って無意識に起こる姿勢の調節を、
先行随伴性姿勢調節（APA）と呼びます。
（「予測的姿勢制御」と呼ばれることもあります。）

名前が長いので、
ここでは「先回りの姿勢調節」と呼ぶことにしましょう。

例えば、
立ったまま腕を素早く上げるとき、
腕を上げる筋肉が働く前に、体幹や脚の筋肉が
先に働き始めることが報告されています（文献2、3）。

腕を上げると、その反動で身体はぐらつきそうになります。
それを、動く前から防いでいるわけです。
これは、第3部でお話しした固定筋の働きそのものです。

主動作筋が働くときには、
すでに土台の準備が始まっている。
ここで、筋力パート(14)でお話しした「支える力」を、
もう一度考えてみましょう。

(14)では、
体幹や足首まわりの筋肉が
どれだけ強いか、という力の大きさを中心に
お話ししました。

先回りの姿勢調節を知ると、
そこに、もう一つの見方が加わります。

それは、支える筋肉は、動作の最中に支えるだけでなく、
動作の前に、ちょうどよいタイミングで働き始める必要がある、
ということです。

いくら筋力があっても、
働き始めるのが遅れると、動いた反動を
受け止めにくくなると考えられます。

つまり、
「支える力」とは、力の強さに加えて、
必要なときに、先に働けること。

筋力とは、力の大きさだけでなく、
必要な筋肉が、必要なタイミングで働けるか、
ということでもあるわけです。

では、この準備は
どこで行われているのでしょうか。

筋力パート(4)で、小脳のフィード・フォワード、
つまり「運動の前に筋の緊張度を調整しておく」
というお話をしました。

先回りの姿勢調節でも、小脳は、そのタイミングを決める
大切な役割を担っていると考えられています（文献3）。

実際に、
小脳に障害のある方では、この先回りの働きが遅れたり、
見られなくなったりすることが報告されています（文献3）。

また、
この姿勢の調節と、動作そのものとは、別々の指令ではなく、
同じ指令の一部として出されているのではないか、
という考え方もあります（文献3）。

動く指令を出すときには、同時に、
動いても崩れない準備の指令も出ている、ということです。

さて、
ここで加齢の話につなげてみます。
高齢の方と若い方を比べた研究を集めて分析した報告では、
体幹やふくらはぎ、太ももなどの筋肉で、
先回りの働き始めが遅れる傾向が報告されています（文献4）。

筋力パート(14)でご紹介した
「体幹」「足首まわり」とも、重なる部分があります。
ただし、この分析に含まれた研究は11件と多くなく、
結果のばらつきも大きいので、
現時点では慎重に受け止める必要があります。

それでも、
「筋肉が弱くなる」という見方だけでなく、
「準備のタイミングがずれる」という見方があることは、
知っておいても損はないと思います。

もう一つ、
注目したい点があります。
先回りの姿勢調節は、動作の方向や速さ、
姿勢の条件などに合わせて、数回の試行でも調整されていく、
と報告されています（文献3）。

つまり、
経験によって変わりうるということです。
どうやって変わるのか。
それは、運動学習の回で改めてお話ししたいと思います。

筋力パート(14)の最初の種目、
座ったままの片脚キープでも、
膝を持ち上げる前から、体幹は準備を始めているはずです。

次に身体を動かすとき、そんな「見えない準備」を
少しだけ思い出してみてください。

次回は、
歩くリズムは脳と脊髄のどこで作られているのか、
という話です。

ここまで読んでいただき、
ありがとうございました。
ではまた次回に。

＜参考文献＞
1. Hugon M, Massion J, Wiesendanger M. (1982) Anticipatory postural changes induced by active unloading and comparison with passive unloading in man. Pflügers Arch, 393(4):292-296.

https://doi.org/10.1007/BF00581412

2. Bouisset S, Zattara M. (1987) Biomechanical study of the programming of anticipatory postural adjustments associated with voluntary movement. J Biomech, 20(8):735-742.

https://doi.org/10.1016/0021-9290(87)90052-2

3. Cavallari P, Bolzoni F, Bruttini C, Esposti R. (2016) The Organization and Control of Intra-Limb Anticipatory Postural Adjustments and Their Role in Movement Performance. Front Hum Neurosci, 10:525.

https://doi.org/10.3389/fnhum.2016.00525

4. Duarte MB, et al. (2022) Anticipatory postural adjustments in older versus young adults: a systematic review and meta-analysis. Syst Rev,11:251.

https://doi.org/10.1186/s13643-022-02116-x