コーディネーションがもたらす非対称的な両手効果 ──手指運動における速度と振幅の変調を結合振動子モデルと実験で説明──

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2026-08-18 東京大学

東京大学の研究グループは、右利きの健常者73人を対象に、人差し指を最大速度で動かす実験を行い、両手協調運動における「両側性効果」の非対称性を明らかにした。片手運動と比較すると、左右対称に動かす両手同位相運動では、利き手(右手)の動作速度は低下する一方、非利き手(左手)の速度は向上した。これは同一個人内で「両側性機能低下」と「両側性機能促通」が同時に生じることを示す。一方、両手逆位相運動では左右とも速度が低下し、運動振幅は増大した。解析の結果、利き手の速度低下は片手運動時の左右の最大速度差によって予測できるのに対し、非利き手の速度向上は振幅変化と関連しており、左右で異なる制御機構が働くことが示唆された。さらに、左右の能力差を組み込んだ結合振動子モデルを構築し、同位相運動での速度収束や逆位相運動での速度低下と振幅増大を再現することに成功した。本研究は、両手協調運動の原理を統一的に説明する理論基盤を提供し、スポーツ、ダンス、音楽演奏など高度な身体技能のトレーニングへの応用が期待される。

コーディネーションがもたらす非対称的な両手効果 ──手指運動における速度と振幅の変調を結合振動子モデルと実験で説明──
実験方法と結果の概要

<関連情報>

最大速度での両手指協調における左右非対称性の機能不全と促進 Asymmetric bilateral deficit and facilitation in maximal-speed bimanual finger coordination

Kazumi Azuma-Takeshita, Kohei Miyata, Wataru Kurebayashi, and Kazutoshi Kudo
Journal of Neurophysiology  Published:18 August 2026
DOI:https://doi.org/10.1152/jn.00326.2025

Abstract

Bilateral deficit, reduced performance during bimanual movements relative to unimanual execution, has been consistently reported in healthy individuals, yet whether this effect is uniform across hands remains unclear. We examined hand-specific bilateral effects during maximal-speed cyclic finger movements in 73 right-handed participants across unimanual, bimanual in-phase, and bimanual anti-phase coordination conditions. The dominant hand exhibited bilateral deficit, whereas the nondominant hand demonstrated facilitation during in-phase coordination. Anti-phase coordination significantly reduced frequency in both hands, accompanied by increased movement amplitude. Multivariate regression analysis revealed a hand-specific dissociation; unimanual frequency asymmetry predicted dominant hand deficit, whereas amplitude modulation predicted nondominant hand facilitation. These opposing effects align with complementary hemispheric specialization and asymmetric interhemispheric interactions during synchronization. An extended coupled oscillator model incorporating hand-specific natural frequencies predicted these asymmetric effects through weighted frequency convergence during in-phase coordination and amplitude-dependent stability constraints during anti-phase coordination, with predictions consistent with the experimental observations. These findings demonstrate that bilateral deficit and facilitation can coexist within the same individual, with implications for understanding asymmetric limb function and for theoretical models of bimanual coordination.

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