【新潟医療福祉大学】表情の変化からわかる！激しい運動中の脳の疲れを客観的に評価

ＮＳＧグループの新潟医療福祉大学健康スポーツ学科の越智元太講師、小山智也さん（健康スポーツ学科４年）、小根山慶汰さん（健康スポーツ学分野修士課程1年）らの研究グループは、運動の強さを中強度から高強度へ上げていく際の表情の変化に注目しました。その結果、特に口元の動きが大きい人ほど（AU25：唇の開き）、心理的覚醒度（集中力や注意力に関与）が低下していることを明らかにしました。この研究成果は、運動中の脳の疲れを体に負担をかけずに、リアルタイムに評価できる新たな指標として活用できる可能性があります。             
この報告は2025年10月28日付けでスポーツ科学の国際学術誌Journal of Sports Sciencesに掲載されました。

■研究について

【研究概要】

マラソン中継など「選手の口が開いてきた、疲労が伺えます」といった解説を聞いたことはありませんか？実は、この表情の変化には重要な意味が隠されているかもしれません。アスリートにとって、運動中の集中力や判断力（実行機能）を維持することは、パフォーマンス向上と怪我防止に不可欠です。激しい運動は身体だけでなく「脳の疲労」も引き起こし、実行機能を低下させることが知られています。

運動中に口が開く現象は、この脳疲労のサインである可能性があります。しかし、運動中の脳疲労をリアルタイムで簡単に評価する方法はまだ確立されていません。

本研究では、Python表情解析ツールボックス (Py-Feat) を用いて、運動負荷を段階的に上げていく試験中の表情を自動解析しました。16種類の表情の動き (Action Units: Aus) の変化を数値化した結果、下顔面領域の表情変化、特に口元の動き（AU25 ：唇の開き) の変化量が大きい人ほど、中強度から高強度運動へと変わるときの心理的覚醒度が低下していることを発見しました。この発見は、表情の解析が運動時の「脳の疲れ」を体に負担をかけず（非侵略的）にモニタリングできる新しい方法として活用できる可能性を示しています。

 

【研究のポイント】

・激しい運動時に起こる認知疲労は、パフォーマンスの低下や、判断ミスによる怪我のリスクを高める重要な問題です。

・顔の表情を画像解析することで、体に負担をかけずに、運動中の心と体の反応をモニタリングできることを実証しました。

・AU25 (唇の開き) の変化は、激しい運動時の心理的覚醒度低下(集中力や注意力の低下）を予測する信頼性の高い指標です。

・この方法は、既存のカメラや顔認識デバイスとの統合が可能で、アスリートのトレーニング負荷管理や、認知機能を最適化する運動プログラムの設計に貢献することが期待されます。

【研究結果】

本研究は、健康な男子大学生25名を対象に、サイクルエルゴメーターを用いた運動テストを実施しました。運動中の顔の表情をビデオカメラで記録し、Py-Featを用いて16種類のAus（表情の動き）を解析しました (図１A)。同時に、心拍数、血中乳酸濃度、主観的運動強度 (rate of perceived exertion: RPE)、二次元気分尺度 (Two-Dimensional Mood Scale: TDMS) による覚醒度を測定しました。その結果、AU10 (上唇挙上)、AU17 (あご挙上)、AU25 (唇の開き)、AU26 (あご下げ) が運動強度や心拍数、血中乳酸濃度、RPE（運動のきつさ）と関連していることが分かりました (r = 0.314-0.631、全てP < 0.05; 図１B)。

特に重要な発見として、運動の強さが中強度から高強度運動へ変わるときに、AU25（唇の動き）の変化量が、集中力や注意力の低下と有意に関係していることが分かりました (r = -0.421、P < 0.05; 図２)。

図１　(A) 表情解析の例, (B) 漸増負荷運動試験中の表情変化

図２　AU25と心理的覚醒度の関係

【研究助成】

本研究は新潟医療福祉大学・研究奨励金2024年度 (研究代表者: 越智元太) およびカシオ科学振興財団第42回研究助成 (研究代表者: 越智元太) による助成を受けて行われました。

 

【論文情報】

論文名：Facial Lower-Region Changes During High-Intensity Exercise as Predictors of Reduced Arousal State

著者：＊越智元太1,2、小山智也1、小根山慶汰3、岡本優美1,2、藤本知臣1,2、佐藤大輔4,5、山代幸哉1,2

1)新潟医療福祉大学健康科学部健康スポーツ学科、2)新潟医療福祉大学運動機能医科学研究所、3)新潟医療福祉大学健康科学専攻健康スポーツ学分野、4)筑波大学体育系、5)筑波大学ヒューマンハイパフォーマンス先端研究センター（ARIHHP）　（＊：筆頭著者・責任著者）

掲載誌：Journal of Sports Sciences

DOI：https://doi.org/10.1080/02640414.2025.2574109

【研究者情報】

新潟医療福祉大学健康スポーツ学科

講師　越智 元太

 

【問い合わせ】

新潟医療福祉大学　入試広報部広報課（担当：石津）

所在地：新潟県新潟市北区島見町1398番地

TEL：[phone]

【新潟医療福祉大学】　https://www.nuhw.ac.jp/

全国でも数少ない、看護・医療・リハビリ・栄養・スポーツ・福祉・医療ITを学ぶ６学部１６学科の医療系総合大学です。この医療系総合大学というメリットを最大限に活かし、本学では、医療の現場で必要とされている「チーム医療」を実践的に学ぶことができます。また、全学を挙げた組織的な資格取得支援体制と就職支援体制を構築し、全国トップクラスの国家試験合格率や高い就職実績を実現しています。さらに、スポーツ系学科を有する本学ならではの環境を活かし、「スポーツ」×「医療」「リハビリ」「栄養」など、スポーツと融合した学びを展開しています。

＜NSGグループについて＞

NSGグループは、教育事業と医療・福祉・介護事業を中核に、健康・スポーツや建設・不動産、食・農、商社、広告代理店、ICT、ホテル、アパレル、美容、人材サービス、エンタテイメント等の幅広い事業を展開する101法人で構成された企業グループです。それぞれの地域を「世界一豊かで幸せなまち」にすることを目指して、「人」「安心」「仕事」「魅力」をキーワードに、地域を活性化する事業の創造に民間の立場から取り組んでいます。

＜NSGグループホームページ＞
https://www.nsg.gr.jp/