2022.05.16

手先の不器用な子供は物体把持における空間的安定性が低下している～畿央大学ニューロリハビリテーション研究センター

発達性協調運動障害（DCD）は「運動の不器用さ」を特徴とし、字を書くことやボールを使うスポーツ等、協調的な把持制御が要求される日常生活動作に障害をきたします。畿央大学ニューロリハビリテーション研究センター客員研究員の西祐樹らは、手先が不器用な子どもは、物体を持ち上げ、保持する際に把持位置のずれや物体の傾き、指の滑り・転がりといった空間的安定性が低下することを明らかにしました。この研究成果はBrain Sciences誌の特集号（New Insights in Developmental Coordination Disorder (DCD)）Spatial Instability during Precision Grip–Lift in Children with Poor Manual Dexterityに掲載されています。

研究概要

発達性協調運動障害（DCD）は「運動の不器用さ」を特徴とし、字を書くことやボールを使うスポーツ等、協調的な把持制御が要求される日常生活動作に障害をきたします。このような把持制御障害は思春期から成人期まで続くため、臨床的問題となっています。一般的に物体を持ち上げ保持する場合、物体の傾きを最小限にするために、物体の中心近くを把持し、物体が滑らないように十分な把持力を発揮する必要があります。また、物体の重さによって把持力を調整する必要があります。このような複雑な把持制御は内部モデルにおける感覚―運動統合が基盤となっています。DCDでは内部モデルが障害されていることが知られており、物体把持における把持力の変動が大きくなることが報告されています。しかしながら、把持制御の重要な構成要素である空間的安定性については明らかになっていませんでした。
畿央大学ニューロリハビリテーション研究センター 客員研究員 西 祐樹ら の研究チームは、手先が器用あるいは不器用な子どもにおける物体を持ち上げ、保持する際の把持制御を調査しました。その結果、手先が不器用な子どもは、把持位置のずれや物体の傾き、指の滑り・転がりといった空間的安定性が低下していることが明らかになりました。 加えて、不器用な子どもは物体の重さの違いによって、柔軟に把持力を調整していましたが、空間的安定性は適応できないことも明らかになりました。

本研究のポイント

■ 手先が器用あるいは不器用な子どもを対象に物体把持課題における空間的安定性を評価した。
■ 手先が不器用な子どもは把持位置のずれや物体の傾き、指の滑りといった空間的安定性が低下していた。
■ 手先が不器用な子どもは重量の違いによっても空間的安定性は変化した。

研究内容

6-12歳の子どもたちは、M-ABC2のよって手先が器用・不器用な群に分けられ、物体（不透明の箱を取り付けた特注の6分力フォースプレート）を持ち上げ、保持する課題を行いました（図1）。箱の中に重錘を入れることができ、重量条件（計800g）および軽量条件（計300g）をそれぞれ10試行行いました。計測されたデータから、平均把持力、変動性、圧中心（COP）の軌跡（指の滑り、転がりを反映）、把持位置、物体の傾きを算出しました。

図１．本研究における計測データ

（A）計測機器．（B）物体把持課題中の把持力、負荷力、物体の傾きの経時的データ。（C）物体把持課題中のCOPデータ

その結果、手先が不器用な子どもは把持力の変動性に加え、把持位置のずれや物体の傾き、指の滑り・転がりといった空間的安定性が低下しました。 また、不器用な子どもは物体の重さの違いによって、柔軟に把持力を調整していましたが、軽量条件ではCOPの軌跡が延長しました。また、平均把持力とCOPの軌跡は有意な負の相関関係を、物体の傾きと把持位置は有意な負の相関関係を示しました。内部モデルにおいて運動予測（握力など）と実際の感覚フィードバック（重さ、摩擦、トルクなどの触覚情報、物体の滑りや転がりなどの視覚情報）の不一致により誤差信号が発生し、把持制御をリアルタイムで修正しています。一方、手先が不器用な子どもは内部モデルにおけるフィードバック情報と運動指令の統合が損なわれており、触覚情報を効果的に運動に利用する能力が低下していることが知られています。したがって、本研究の結果において、手先が不器用な子どもは感覚―運動統合の欠損によるオンライン運動制御の障害によって、空間的安定性が低下している可能性があります。

本研究の臨床的意義および今後の展開

本研究は、手先の不器用さに関して、空間的不安定性の観点から明らかにした点で臨床的意義があります。今後は、触覚の感度が向上し感覚―運動統合を改善させる介入研究を行う予定です。

論文情報

Nishi Y, Nobusako S, Tsujimoto T, Sakai A, Nakai A, Morioka S
Spatial Instability during Precision Grip–Lift in Children with Poor Manual Dexterity
Brain Sciences 2022

関連する先行研究

1. Nobusako, S.; Sakai, A.; Tsujimoto, T.; Shuto, T.; Nishi, Y.; Asano, D.; Furukawa, E.; Zama, T.; Osumi, M.; Shimada, S.; et al. Deficits in visuo-motor temporal integration impacts manual dexterity in probable developmental coordination disorder. Front. Neurol. 2018, 9, 114.
2. Nobusako, S.; Sakai, A.; Tsujimoto, T.; Shuto, T.; Nishi, Y.; Asano, D.; Furukawa, E.; Zama, T.; Osumi, M.; Shimada, S.; et al. Manual Dexterity is a strong predictor of visuo-motor temporal integration in children. Front. Psychol. 2018, 9, 948.
3. Nobusako, S.; Osumi, M.; Matsuo, A.; Furukawa, E.; Maeda, T.; Shimada, S.; Nakai, A.; Morioka, S. Subthreshold vibrotactile noise stimulation immediately improves manual dexterity in a child with developmental coordination disorder: A single-case study. Front. Neurol. 2019, 10, 717.
4. Nobusako, S.; Osumi, M.; Matsuo, A.; Furukawa, E.; Maeda, T.; Shimada, S.; Nakai, A.; Morioka, S. Influence of Stochastic Resonance on Manual Dexterity in Children with Developmental Coordination Disorder: A Double-Blind Interventional Study. Front. Neurol. 2021, 12, 626608.

問い合わせ先

畿央大学ニューロリハビリテーション研究センター
客員研究員　西　祐樹
畿央大学大学院健康科学研究科
准教授　信迫　悟志

Tel: 0745-54-1601
Fax: 0745-54-1600
E-mail: s.nobusako@kio.ac.jp