医工芸連携

研究の目的

私は、音楽を愛する全ての人が、心に思い描いた音楽表現を、身体に無理なく創造する支援を実現することを目指しています．そのために、音楽演奏の高度なスキルや，その熟達支援法，演奏・練習によって起こり得る運動器疾患の背後にある脳と身体のメカニズムやリハビリテーションについて研究しています．

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研究の内容

神経科学、身体運動学、工学，医学の手法や考え方を活用して、音楽家をサポートする「音楽医科学」という新しい研究領域の学術・教育基盤を整備することを目指した研究を行っています．

さらに，音楽家や音楽演奏についての研究を通して，巧みさや不自由さを生み出す脳の可塑性の仕組みを解明することも目指しています．

＜音楽演奏の運動制御・運動学習＞

 音楽演奏の高度なスキルとその習得・熟達のメカニズムを解明する

  • 脳と身体のエネルギー効率を最大にして演奏する身体の使い方とは？
  • 超絶技巧を獲得するために効果的な練習方法とは？
  • 音の様々な特徴を操作するためには、身体をどう使えば良いか？
  • 演奏中に音を聴いたり，タッチを感じる役割とは？（FB制御）
  • 超・高速度で演奏するには、身体をどう使い，鍛えれば良いか？ 
  • 手指を巧みに動かす脳と身体のメカニズムは？ 
※背後にある学術的興味
  • 脳が冗長な自由度を持つ運動器を制御するメカニズムの解明（自由度問題，最適制御，シナジー）
  • 過剰訓練と脳神経系の可塑性・メタ可塑性の相互作用のメカニズムの解明
  • 感覚フィードバックが連続動作の制御に果たす役割の解明
  • 聴覚情報や体性感覚情報と運動情報の統合（多感覚統合）に関わる神経機構の解明
  • 脳神経可塑性を操作する手法の開発（ハード，ソフト）

＜音楽演奏のバイオメカニクス・予防医学・神経リハビリテーション＞

 演奏・練習が引き起こし得る脳と身体の問題を解決する　

  • 局所性ジストニアの機能回復訓練法や治療法は？
  • 局所性ジストニアや振戦（ふるえ）の病態や脳神経メカニズムとは？
  • 音量やタッチ、テンポを変えると、身体にかかる負荷はどう変化するか？
  • 弾き方・奏法を変えると、筋肉が受ける負荷はどう変わるか？
  • 楽器の練習により，どれだけ多くの人が身体を傷めているのか？
  • 演奏による故障発症の危険因子（リスクファクター）は？予防法は？

上記の問いに答えるべく、神経科学や身体運動学，生体医工学の考え方や研究手法を用いて、実験・調査研究を行っております．得られた成果を演奏・教育の現場や社会へ還元するため、学術論文の執筆や様々なアウトリーチ活動を行います．

研究手法

目的に応じて、以下の計測・解析手法や実験計画法を組み合わせて、研究を進めます．

  • 動作分析（モーションキャプチャ，データグローブ）、筋電図（EMG）、非侵襲脳刺激法（tDCS，TMS）、末梢神経刺激、心理物理，調査紙，コンピュータ・シミュレーション
  • 順動力学・逆動力学（剛体リンクモデルをはじめとする身体動作の力学モデリング）
  • 多変量解析・機械学習（PCA, ICA、判別分析、クラスタ分析、モンテカルロ法）
  • ハードウェア制御（LabVIEWやJAVAを用いたピアノの演奏音の実時間制御，力場発生鍵盤の制御，センサ駆動による閉ループ型TMSの制御）
  • プログラミング（MATLAB, LabVIEW, R, Fortran，Python）

研究姿勢

音楽家の熟達支援とQOL向上に貢献することを，研究の目標とします．

さらに，神経科学や工学，心理学に新しい知見や概念，手法を提供することを目指しています．

共同研究者

  • Eckart Altenmuller　先生（ハノーファー音楽演劇大学　音楽生理学・音楽家医学研究所　教授・所長）
  • Michael Nitsche 先生（ゲッティンゲン大学　医学部　教授）
  • Walter Paulus 先生（ゲッティンゲン大学　医学部　教授）
  • Andre Lee 先生（ミュンヘン工科大学　医学部　神経内科　医師）
  • Sara Winges　先生（ルイジアナ州立大学　キネシオロジー学部　助教授）
  • John Soechting 先生（ミネソタ大学　神経科学部　名誉教授）　
  • Martha Flanders 先生（ミネソタ大学　神経科学部　教授）
  • Christos Ioannou 先生（ハノーファー音楽演劇大学　研究員）
  • 長田　典子　先生（関西学院大学　理工学部　教授）
  • 森勢　将雅　先生（山梨大学大学院　医学工学総合研究部　助教）
  • 花川　隆　先生（国立精神・神経医療研究センター　部長）
  • 上原　一将　先生（国立精神・神経医療研究センター　研究員）
  • 北　佳保里　先生（千葉大学　工学部　助教）
  • 片寄　晴弘　先生（関西学院大学　理工学部　教授）
  • 宮崎　文夫　先生（大阪大学　基礎工学部　教授）および宮崎研の富永  健太  君（博士後期課程）
  • 大須　理英子　先生（ATR脳情報研究所　運動制御･機能回復研究室　室長) 
  • 中原　英博　先生（森ノ宮医療大学　保健医療学部　講師） 
  • ラボメンバー

ハノーファー音大　音楽生理学・音楽家医学研究所の仲間たちと

主な学会・研究会活動

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I sincerely appreciate all collaborators and participants in  my researches.