共同研究・競争的資金等の研究課題

• 基盤研究(A), 2019年04月01日 - 2023年03月31日, 19H01128, 湿度の感性、生理への影響の探索, 永島 計; 上條 義一郎; 中田 大貴; 眞野 博彰; 丸井 朱里, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 早稲田大学, 38090000, 29300000, 8790000, 1.総括 今年度は新型コロナ感染症の伝搬のため多くの制限が生じた。特に、移動制限のため実験計画に変更の必要性が生じた。当初の計画を一部変更して以下の実験を遂行した。
  2-1.蒸れ感覚にかかわる吸気湿度の関与の探索 人は環境の湿度上昇を察知し、蒸れていると表現する。しかし、この機序は明確ではない。吸気湿度および温度をコントロールした大気を吸入し、上気道内の温度と温湿度感覚の変化を測定した。蒸れ感と吸気の露点温度との関係には有意な正の相関が見られ、気道は何らかの形で絶対的湿度を感知していることが示唆された。気道の温度感覚が関与していると予想され、現在、解析を継続している。
  2-2.濡れ感にあたえる温度の影響の解析 濡れ感は機械的（触覚）と温度感覚の２つの独立したモダリティーにより形成されると予想されている。実験では濡れ感が物体（濾紙を使用）の含水量と濡れ感の相関を調べ、さらに濡れ感に温度がどのように修飾するのかを目的とした。30℃にコントロールした濾紙を触知させると全体として含水量との相関が見られた。しかし、個体差がおおきく、その機序は不明であった。一方、温度は蒸れ感に明確な影響をあたえ、皮膚表面温度をこえる32℃以上の条件で実験をおこなうと濡れ感は一定のままで影響を認めなかった。一方、低温刺激では濡れ感と温度の間に負の相関が認められた。
  2-3.マスク着用による運動時の生理学的および心理学的応答への影響の解析 マスク着用により顔面装着部の局所湿度が上昇することを明らかにしていた。このため、研究の社会実装を目指して、マスク着用による高温高湿度環境下でのマスクの影響を調べた。マスク着用による低強度、中強度運動は、循環および体温調節への影響は認められなかった。しかし、蒸れ感を長時間の着用で惹起した。マスク着用による装着部の湿度環境は熱中症リスクにはならないことを明らかにし、論文化した。, kaken

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• 基盤研究(C), 2019年04月01日 - 2022年03月31日, 19K11576, 子どもの運動学習に関する脳神経科学的バイオマーカーの探索, 中田 大貴; 紙上 敬太, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 奈良女子大学, 4160000, 3200000, 960000, 子どもの運動学習の機序を明らかにすることは、体育・スポーツ科学の研究分野にとって重要な課題である。「なぜ動作がうまくできないのか」という根本的な問いに関し、脳神経科学的アプローチによってその答えを探ることを目的とする。本研究では小学生の器械体操を主な対象とし、脳活動動態を「運動学習能力の脳神経科学的バイオマーカー」として捉え、運動パフォーマンスとの関連を明らかにする。, kaken

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• 基盤研究(A), 2018年04月01日 - 2022年03月31日, 18H04087, 運動イメージと協調運動の脳機構に基づくスキー技術の学習支援システム構築, 彼末 一之; 内田 雄介; 桜井 良太; 小林 海; 永見 智行; 加藤 孝基; 村岡 哲郎; 依田 珠江; 中田 大貴; 大室 康平; 中島 剛; 樋口 貴俊; 坂本 将基; 水口 暢章; 中川 剣人, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 早稲田大学, 44460000, 34200000, 10260000, 本年度は中級者にとって技術の1つの壁である小回り技術を複数被験者の複数ターンを計測対象として分析した。筋活動や足圧などの複数の指標によって計測するシステムを開発、加えて、そのシステムによって計測されたデータから、スキー中級者及び上級者の小回り動作の技術的特徴を客観的に評価する方法を検討する。実験は夏期と冬期の2回実施した。夏期は被験者は成人男性 4 人であり、基礎スキーや競技スキーの国内大会に出場しているスキー上級者であった。筋活動の測定箇所は左右の前脛骨筋、腓腹筋内側頭、大腿直筋、大腿二頭筋、長内転筋の合計 10か所であった。足圧は母指球直下、小指球直下、踵直下の 3 か所であった。被験者には特殊なマットの敷かれたサマーゲレンデ内で、ターンの横幅3m 程度を目安に小回り動作を行ってもらった。被験者が測定区間内で行ったすべてのターンを方向ごとに分類し、加算平均した。、腓腹筋内側頭、大腿二頭筋など、脚部後部の筋活動に関しては、被験者ごとに異なる特徴を得た。その原因としては、被験者の熟練度が高いことが考えられる。母指球の足圧変化について、踵の足圧と同時期に圧力上昇する被験者とそうでない被験者がおり、その原因として競技的特性が挙げられた。冬期は被験者は成人男性 4名であり、全員が日本スキー連盟（SAJ）の定めるバッチテストで 1 級を取得していた。被験者は冬のゲレンデでショートポールの小回りを行った。踵部への圧力は、外側内側ともにすべての被験者に共通して周期性を持った足圧の変化が見られた。その周期とは、切り替え局面で圧が弱まり、各ターンの頂点であるターンマックス局面で圧が強くなるというものであった。一部の被験者では、踵部にかかる圧力が強くなる局面で、同時に前脛骨筋の活動が強まった。, kaken

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• 基盤研究(B), 2018年04月01日 - 2022年03月31日, 18H03166, 暑熱環境下運動時の中枢性および末梢性疲労による筋出力調節および循環調節への影響, 芝崎 学; 中田 大貴; 大高 千明; 藤原 素子, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 奈良女子大学, 17160000, 13200000, 3960000, 本研究では、暑熱環境下運動時に誘発される中枢性疲労と末梢性疲労に注目し、脳波事象関連電位、近赤外線分光法、中大脳動脈血流速度を脳活動指標として筋出力調節と循環調節に対する２つの疲労の影響を統合的に評価した。また、疲労時の巧緻性に着目し、上肢と下肢運動の連動性について検討した。高体温による中枢性疲労の結果から、運動始動時のセントラルモーターコマンドが運動形態によって変化することが示された。また、末梢性疲労が脳活動であるセントラルモーターコマンドの出力にも影響することが示された。筋出力調節においても筋疲労によって「力の抜き方」が難しくなることを数値的に表現した。, kaken

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• 若手研究(A), 2015年04月01日 - 2018年03月31日, 15H05361, 暑熱環境におけるヒト脳認知機能低下を防ぐ対処法の開発, 中田 大貴; 芝﨑 学; 柿木 隆介, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 奈良女子大学, 7150000, 5500000, 1650000, スポーツ選手がパフォーマンスを最大限に発揮するためには、身体能力だけでなく、状況判断能力も非常に重要である。熱疲労時の初期症状にみられるように、暑熱環境下では脳機能に何らかの影響を与えていることは示唆されてきた。本研究は、これまでの環境生理学の研究手法と、事象関連電位を用いた神経科学分野を統合させ、暑熱環境下におけるヒト脳の認知機能を客観的に評価する新しい試みを行った。, kaken

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• 基盤研究(A), 2014年04月01日 - 2018年03月31日, 26242065, スポーツスキル学習における運動イメージの役割と脳機構の解析, 彼末 一之; 村岡 哲郎; 中田 大貴; 藤本 浩志; 土屋 純; 正木 宏明; 坂本 将基; 水口 暢章; 小川 哲也, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 早稲田大学, 43420000, 33400000, 10020000, 新しい運動の習得はその能力に個人差が大きい。その原因の一つは運動の習得には動作そのものばかりでなく、その動作の運動イメージを正しく持つことができるようになる必要があるが、それが難しいことが挙げられる。本研究の目的は「運動学習とは、客観的な三人称運動イメージを主観的な一人称運動イメージに翻訳するプロセスを含む」という仮説の下に運動学習過程における脳の活動を解析して、運動学習と運動イメージの関連を検討することである。研究の結果、学習初期には三人称運動イメージが優位で、三人称運動イメージの質が運動パフォーマンスと関連することが示唆され、学習に伴って一人称運動イメージが優位になる可能性が考えられた。, kaken

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• 基盤研究(B), 2013年04月01日 - 2018年03月31日, 25280101, 温熱的快適性の形成メカニズムの解析と衣服内環境評価への応用, 永島 計; 時澤 健; 中田 大貴; 深沢 太香子; 国里 愛彦; 守口 善也; 丸井 朱里; 相澤 優香, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 早稲田大学, 16900000, 13000000, 3900000, ①温熱的快不快感を実験的に再現する方法開発、②①を脳機能画像装置内で再現する方法開発と脳機能画像採取。温度分別感覚と温熱的快不快感は別の脳領域で処理されるという仮説検証。③運動や脱水時に見られる温熱不快感の変容のメカニズムを深部体温、皮膚温度の変化から解明することを目指した。①については体表の部分的な温度差を、水循環スーツ着用による体表皮膚温の上昇と下降と局所皮膚温刺激と例刺激の組み合わせによって構築ことで再現可能とした。②局所温度刺激と①での実験の組み合わせにより、異なる脳部位が温度受容（分別感覚と快不快感）に関わっていた。③温度パラメータ以外の温熱的快不快感への寄与を明らかにした。, kaken

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• 挑戦的萌芽研究, 2012年04月01日 - 2014年03月31日, 24650396, 一流野球選手の眼球運動と視覚認知能力の解析, 彼末 一之; 内田 雄介; 中田 大貴, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 早稲田大学, 3900000, 3000000, 900000, 野球の投手が投げる140km/hのボールを打者から見ると、その角速度は1000deg/sを超える。それでも、一流打者はいとも簡単にボールを打つことができる。このことは野球選手が近く認知能力に優れていることを示している。本研究ではこの能力を明らかにするため、一流打者の眼球運動-知覚系の特例を検討した。その結果、野球選手は高い眼球運動速度を持ち、これが優れた認知能力の基礎となっていることが明らかになった。また、打者がどのような視覚情報を使っているかを、打撃時に視界遮蔽を行って検討した結果、打者はボールリリースから150ms程度のごく初期の視覚情報を使っていることが明らかとなった。, kaken

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• 特別研究員奨励費, 2007年 - 2009年, 07J00860, ヒト脳内の随意運動抑制過程に関する神経ネットワークの解明, 中田 大貴, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 3300000, 3300000, 本年度は、脳内の運動抑制に関わる神経ネットワークの一端を明らかにするために、事象関連型fMRIを用い、運動抑制過程で脳血流が増大するのではなく、反対に血流が下がる脳部位を検討した。運動抑制過程を検討する際の課題として、体性感覚刺激によるGo/No-go課題を行なった。実験課題は、動作Go/No-go課題と計数Go/No-go課題の2つを行ない、Go刺激(左手正中神経)ならびにNo-go刺激(左手尺骨神経)は50%:50%で、呈示された。その結果、2つの課題において、No-go刺激時に上前頭回(SFG)(ブロードマン8野)の脳活動の血流が下がることがわかった。この脳部位は「ボタン押しをしない」「数を数えない」といった際に、共通して脳血流が下がる部位であることを示した。その詳細な機序については不明であるが、No-go刺激時に血流が増加する背外側前頭前野(DLPFC)、腹外側前頭前野(VLPFC)の部位と関係があると推察される(Nakata et al.2009, Neuroscience Letters)。
  またその他に、事象関連電位を用い、痛覚刺激によるGo/No-go課題を行った。これまでの事象関連電位の研究では、No-go試行時中においてのみ特異的な電位成分が誘発されることがわかってきた。この電位は、「No-go potentials」と呼ばれ、No-go刺激が呈示された後、約200～300msで記録される陰性電位(N2成分)と約300～600msで記録される陽性電位(P3成分)の2つがある。また、前頭部を中心とした電極において明瞭に大きな振幅を記録するという特徴がある。これまでの先行研究では、視覚、聴覚、体性感覚刺激を用いたいずれのGo/No-go課題においても、No-go potentialsが記録されることがわかっていたが、本実験によって痛覚刺激のGo/No-go課題を用いた際も同様のNo-go potentialsが記録されることが明らかとなった。このことから、運動抑制過程は、刺激のモダリティーに関係なく、共通の神経活動を反映しているものと考えられる(Nakata et al.2009, NeuroReport)。, kaken

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• 特別研究員奨励費, 2005年 - 2006年, 05J02728, ヒトの随意運動抑制過程における脳内の時空間的ネットワークの解明, 中田 大貴, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 総合研究大学院大学, 1900000, 1900000, 本研究では、ヒトが随意運動を行なう際に必要とされる「運動抑制」に関わる脳内の神経機構の解明を目的としている。昨年度の研究成果である「いつの時間帯に、脳のどこで行なわれているのか」をさらに発展させ、本年度では「実際にどのような脳活動が行なわれているのか」というテーマを明らかにすべく、脳波(Electroencephalography;EEG)・経頭蓋磁気刺激(Transcranial Magnetic Stimulation;TMS)による電気生理学的手法を用いて、研究を行なった。
  まず、刺激が呈示され、随意運動を抑制する過程に達するまでの刺激処理-抑制過程において、刺激提示のされ方による違いを検討した。その結果、刺激の空間的・位置的な要因によって、ヒト脳内の抑制過程は影響を受けないことが示された(Nakata et al.,Neuroscience Letters,2006)。
  次に、これらの抑制過程における特性の一端を明らかにすべく、運動遂行と抑制過程の関係性について検討を行なった。正しい運動遂行には筋の収縮強度や動作の速さを正しくコントロールする必要がある。本実験では、運動遂行における筋の収縮強度と抑制過程に着目した。運動遂行時に筋の出力が多く必要とされる状況下において、その動作を抑制する場合、動作を抑制する神経活動は増大するのかどうかを検討した。その関係性を検討するために、本実験では経頭蓋磁気刺激を用いた。実験の結果、被験者が行なう課題において、筋の収縮力が増大すればするほど、運動遂行過程における一次運動野の興奮性が増大していることが示された。抑制過程においては、発揮しなければならない筋出力強度の増加とは反対に、一次運動野の興奮性が減少した。つまりこれは、運動遂行時に筋の出力が多く必要とされる状況下において、その動作を抑制する場合、動作を抑制する神経活動は増大し、一次運動野の興奮性が抑制されていることを示唆する。このことの具体的な例として、マラソンのスタートと100メートル走のスタートを比べた場合、スタート準備をしていながらスタートを直前にストップすることは、100メートル走の方がかなり難しいことは容易に想定される。この結果から、運動抑制過程において、抑制に関わる脳活動は、ただ単に運動遂行に関わる錐体路系に抑制をかけているだけではなく、もっと積極的に一次運動野に関与し、フレキシブルにその脳活動が変動していることがわかった(Nakata et al.,Clinical Neurophysiology,2006)。, kaken

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• JST　研究成果最適展開支援プログラム A-STEP（ステージI）, 2024年12月01日 - 2027年03月31日, 研究分担者, 高齢者の転倒事故をなくす下肢部の微弱電流コンディショニング・メソッドと専用フットウェアの開発
• 奈良市産学連携共同研究, 2024年10月01日 - 2025年07月31日, 研究代表者, 高齢者におけるVRを利用した空間認知トレーニング効果に関する検証
• 2023年12月01日 - 2024年07月31日, 研究代表者, 歯茎への触圧刺激による脳活動・自律神経変化の検討
• JST　大学発新産業創出基金事業, 2023年10月10日 - 2025年03月31日, 研究代表者, 機械学習を用いた子どもの動作特性の抽出と指導システムの構築