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一流体操競技選手の脳はすごい!その特徴とは?

神田将寿
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今回は、順天堂大学で行われた体操競技選手に関する研究を紹介します。

 

この夏に開催された東京オリンピック2020でのアスリート達の活躍は、皆さんの記憶にも新しいと思います。抜群の身体能力、バランス感覚を持つ体操競技選手は脳の構造にどんな特徴があるのでしょうか。順天堂大学は7月19日、MRIによる脳内ネットワークの解析(*1)により、世界クラスの日本人体操競技選手に特徴的な現象が起こっていることを明らかにしたと発表しました。

脳では、無数の神経細胞が集まった数多くの領域がつながって複雑な情報伝達ネットワークが形成されています。今回の研究では脳MRIデータを基に体操競技選手と一般人の脳内ネットワークの比較も行われました。体操競技選手では感覚・運動・注意・情動など、体操競技に密接な関わりのある脳の領域を結ぶ構造的な神経接続が一般人に比べて強く、さらに一部の神経接続が競技成績と関係していることも併せて発表されています。この研究は、順天堂大大学院 スポーツ健康科学研究科の冨田洋之准教授、同・医学研究科 放射線診断学の鎌形康司准教授、同・青木茂樹教授、同・脳神経外科学の菅野秀宣先任准教授、同・スポーツ健康科学研究科の和気秀文教授、同・内藤久士教授らの研究チームによるものです。

従来のスポーツ科学は、優れたアスリートが持つ身体的な特徴、エネルギー供給能力など身体的特性や、技の特徴などに主眼が置かれていました。しかし、近年においては、一流のアスリートの鋭い感覚、精密な運動制御能力、的確な状況判断を行う意思決定能力、強い意欲などにも注目が集まるようになってきています。そして、これら脳機能は長期にわたる集中的な運動トレーニングによって得られると考えられるようになってきました。研究チームでも先行研究として2020年に、世界クラスの体操競技選手の脳のある領域の体積は一般人と比べて大きく、かつ競技成績に相関することを報告しています。今回の研究は、最新のMRIを用いて脳内を撮像し得られたデータを基に行っています。

体操競技選手と一般の人との比較

今回行われた研究は、世界クラスの体操競技選手の高度な運動パフォーマンスを支える神経基盤、特に脳内ネットワークを明らかにすることを目的として行われました。世界大会で入賞歴のある現役日本人体操競技選手10名と、体操競技経験がない健常者10名の男性の脳内ネットワークを比較するなど研究を行っています。ほかにも競技成績と脳機能の関連について解析が行われました。その結果、体操競技選手では、競技経験のない一般の人に比べて、感覚、運動、デフォルトモード(*2)、注意、視覚、情動といった体操競技に密接な関わりのある機能を司る部位のネットワークが強くなっていることが明らかになりました。

体操競技選手の脳の特徴

今回の研究で、世界レベルの日本人体操競技選手の脳における特徴が明らかになりました。床運動を得意とする選手は空間認識、平衡・姿勢感覚、運動学習などを司る脳領域と、平行棒は視覚運動知覚、手の知覚を含む感覚運動処理などを司る脳領域、鉄棒は視空間認識、エピソード記憶、意識、視野内の物体認識と関連する脳領域とのネットワークが強いことが分かりました。いずれも各体操競技種目に密接に関連する脳機能を司る脳領域間のネットワークであり、これらの脳領域間を結ぶネットワークが、各体操競技種目の神経基盤として重要であることが分かりました。

これらの結果から、研究チームでは、競技力をさらに高めていくためには、視空間認識、視覚運動知覚、運動学習など、それぞれの体操競技と関連する脳機能の向上が重要であることが明らかになりました。今後は脳のネットワークを評価することで、体操競技選手の各種目への適性や、トレーニング効果の客観的評価に役立つ可能性があることが示されたと結論付けています。

 

最後に

研究チームは、こうした世界クラスの体操競技選手の脳内ネットワークの特徴が、長期間の集中的な体操競技トレーニングによるものなのか、生まれつき各個人が有している特徴なのかについてはまだわかっていないとのこと。そのため、研究チームでは今後、さらに縦断的なアプローチ(過去や未来のデータも含めた研究)によって明らかにしていく必要があるとしており、ほかの運動競技についても同様の検討を行うことによって、各競技における世界クラスの選手人材の育成に役立つことが期待されるとしています。

 

*1 MRIによる脳ネットワークの解析:本来脳のネットワークを明らかにするためには、死後の脳を切片化し顕微鏡などを用いて画像化することで脳全体に広がる神経線維を詳細に追跡する必要がある。しかし近年、磁気共鳴画像(MRI)の技術が進歩したことで、拡散MRI神経線維追跡と呼ばれる手法により脳を解剖することなく神経線維の走行を推定することが可能になった。

*2 デフォルトモード:思考や運動を行なっていない安静状態において同期して活動する脳領域で、記憶や自己認識などの認知機能と関連する。

 

 

【参考文献】

Hiroyuki, T. et al. (2021). Connectome analysis of male world-class gymnasts using probabilistic multi-shell, multi-tissue constrained spherical deconvolution tracking. Journal of Neuroscience Research.

 

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