その結果、身体質量に対する下肢の質量比は、スプリンターは一般成人に比べて有意に大きいにも関わらず、下肢の回転のしにくさに有意差はなかったとする。これは、股関節に近い大腿だけで質量比に差があり、股関節から遠い下腿と足に有意差がないことが要因だという。動かしやすい(慣性が小さい)下肢は、同じ力発揮によってより大きく加速することを意味する。つまり、回転のしにくさを増やさない「先細り」なスプリンターの下肢の特徴は、素早い下肢のスイングが求められる全力疾走に対する最適解といえるとする。

  • 従来と今回の研究の概要

    (上)下肢スイングイメージと、従来と今回の研究の概要。(左下)大腿のMRI画像。スプリンター(A)と一般成人(B)。(右下)スプリンターと一般成人の下肢の身体質量に対する質量比(A)。股関節周りの回転のしにくさ(B)。*:有意差あり (出所:早大プレスリリースPDF)

下肢の組成を詳細に解析すると、スプリンターと一般成人の質量比の差は密度より体積に依存すること、大腿・下腿・足のすべてで筋の適応は起きるが、(骨や脂肪組織を含めて)質量比として表出するのが大腿だけであることが判明。スプリンターの先細りの下肢は、「大腿は大きくなりやすく下腿はなりにくい」という形状変化の身体部分間の差を反映していることが示唆されたとする。

  • スプリンターと一般成人の身体部分大腿・下腿・足部の質量比

    (A)スプリンターと一般成人の身体部分大腿・下腿・足部の質量比。質量比に有意差があるのは大腿だけ。(B)組成の内訳。スプリンターの方が大腿・下腿・足部すべてで脂肪組織が少なく、非脂肪組織皮膚や筋が多い。(C)スプリンターの密度が多い。つまり、質量の差は密度より体積に依存している。また、骨組織の割合は大腿でのみスプリンターの方が少ないことから(B)、大腿のみ体積が大きいことが示唆される。*:有意差あり (出所:早大プレスリリースPDF)

今回の研究では質量分布を詳細に検証するために、MRI画像を用いた解析も行われ、研究チームが独自開発した解析プロセスが用いられた。MRI画像の取得方法が工夫された結果、2mmごとに取得される下肢500枚以上の画像のすべてで、ピクセルごとに組織を判別することが可能となり、筋体積などを調べた従来の3次元形態解析と比べて高い空間分解能が実現されたとする。

  • MRI画像解析のフローチャート

    MRI画像解析のフローチャート (出所:早大プレスリリースPDF)

従来、「身体を鍛えすぎると重く動かしにくくなる」という認識がアスリートの間にあったという。しかし今回の成果は、スプリンターの場合はそうしたデメリットがそれほど大きくないことが定量的に示され、トレーニングの積極的な実施を後押しする1つのエビデンスとなったと研究チームでは説明するほか、今回用いられた手法は広く応用できる可能性があり、力学的な動かしにくさを調べるのはもちろんのこと、各種組織の分布を高い空間分解能で調べることもできるとのことで、詳細な組成解析が進んでいくことで、たとえば「トレーニング介入前後」「太る/痩せる」「加齢」などの要因によって、どのように身体組成・形状が変化していくかといった基礎的な知見が積み重ねられていき、身体能力の発揮において望ましい「身体つき」の在り方への理解が深まっていくことが期待されるとしている。

また身体組成には性差があり、トレーニング適応による慣性の側面にも性差があると考えられるとするほか、今回は下肢が扱われたが、日常的に身体を支える下肢に対して、身体支持の負荷から解放されている上肢についてはトレーニング適応をより明確に反映することが予想されるという。

なお、今回の研究による「スプリンターと一般成人の間で質量と回転のしにくさの差が対応しない」という知見は、身体の形態的適応に関する今後の研究における「動かしにくさ(慣性)」という視点の重要性を示唆していると研究チームでは説明している。