34
第 3 章 環境との接触 体肢間協調に及ぼす影響 実験 1
目的 第 1 節
実験1 目的 触覚情報 両手 指 調運動 安 性 影響 え
明 あ Kelso(1984) 実施 指振 課題 体肢 周期
的 動 運動課題 対 課題 屈曲-伸展 周期運動 屈曲
い 環境 対象 わ 机 表面 指 接触 Kelso
手 人差 指 屈曲-伸展運動 い 指 物体 触 得
触覚情報 運動 安 (Kelso et al., 2001) 実験1 予測 結果
課題 触覚情報 得 運動 安 い
高周波数 課題遂行や 逆 相 課題遂行 い 安 い 予測
方法 第 2 節
実験参加者
実験参加者 健常 成人 10 男性 5 女性 5 あ 齢 22 27 均 齢25.1 あ い 実験参加者 利 あ 実験 手 国立情報学研究 倫理審査員会 認 い 実験参加者 実験 参加 意書 署 謝礼 給1000 支払わ
実験装置
3-1 実験状況 概略 示 音 一音 長 約85ms
音 用い 音 実験前 実験参加者 快 い大
設 激 使用 行研究(Riek & Woolley, 2005)
い 始 3 間 1 Hz 一 拍 1 Hz 3Hz
30 間 加速 う設 全体 約 33 間 あ
PC MacBook 2130/13.3; Apple 再生 MDR-NC600D;
Sony 通 示 運動 TK-C1380; Victor
撮影 HDD HVR-DR-60; Sony 記録 音声
映像 DSR-PDX10; Sony 経 期
デ タ処理
記録 動画解析ソ Frame-DIAS Ⅱ; DKH 用い毎 60 60Hz 析 運動解析 あ
角移動 均 滑 行わ
35 3-1 実験状況
第3章 実験1
36 手続
実験計画 指 数 2 4 ェ 相 相 逆 相 2要因被験 者 計画 あ 指 数 人差 指 用い 2 指条件 人差 指 中指
2 計4 用い 4 指条件 2水準 相 い 2 指条件 人差
指 士 期 相 交互 逆 相 2水準 4 指条件
人差 指(I) 士 中指(M) 士 期 相 (_I I_), (M_ _M)… 手
中指 手 人差 指 手 人差 指 手 中指 期 逆 相 (M_ I_),
(_I _M)… 2水準 検討 3-2
3-2 実験条件
2 指 相条件 2 指 逆 相条件
4 指 相条件 4 指 逆 相条件
課題 1 Hz 3Hz 30 間 加速 音
期 行う あ い 相 い
運動 周期 一 う求 逆 相 手 人差 指
音 期 う求 課題 行う 実験参加者 指 動 注視 う求 実験 練習試行 あ 4条件 1回 行う
4回繰 返 計16試行 実施 適宜休憩 挟 実験 要
間 20 あ
37 デ タ分析
実験1 指 屈曲伸展方向 運動成 垂直方向 y成 析対象
析 間 行研究(Riek & Woolley, 2005) 従い 30 間 試行 5 間
6 周波数 間 f1-f6 割 0-5 均1.06Hz 5-10 均1.23Hz
10-15 均1.50Hz 15-20 均1.93Hz 20-25 均2.55Hz 25-30
均2.96Hz 表3-1
表 3-1 実験1 周波数 設
周波数 間 f1 f2 f3 f4 f5 f6
均周波数 [Hz] 1.06 1.23 1.50 1.93 2.55 2.96
SDφ
体肢間 調 安 性 評価 行研究(Riek & Woolley, 2005) 従い
人差 指 士 相差 φ 求 標準偏差 SDφ 安 性 指標 (Carson,
1995; Schmidt et al., 1990; Zanone & Kelso, 1992) 相対 相φ 求
い 手 人差 指 Reference 手 人差 指
Target φ い 相条件 場 相差φ
逆 相条件 場 180 相差φ 引い 値 求
Cross Recurrence Quantification Analysis CRQA
体肢間 調 評価 非線形 系列解析手法 あ 相互再帰 析(Cross Recurrence Quantification Analysis, CRQA; Zbilut, Giuliani, &
Webber, 1998) 行 RQA 力学系 再帰特性や再帰 手法
あ CRQA 生起 相互作用 2 系列 間 RQA 実行 (Coco & Dale, 2014; Zbilut et al., 1998) RQA 系列 高次元 状態空間
再構成 軌遈 再帰状態 調 特性 手法
(Shockley, 2005) や 布 限 様々 対 実行
いう特徴 (Zbilut & Webber, 1992) CRQA 元 2 系列
一 間 遅延 系列 用い 高次元 相空間 再構成
(Takens, 1981) 2 軌遈 間 再帰構造 析 (Zbilut et al., 1998) 遅延 間
一般 均相互情報 最初 極 値 用い (Fraser & Swinney,
1986) 周期的 運動 析 運動周期 1/4 間 用い 多い(Kudo,
Park, Kay, & Turvey, 2006; Pellecchia, Shockley, & Turvey, 2005) 埋 込 次元 誤 最隣接法(False Nearest Neighbours;Kennel, Brown, & Abarbanel, 1992) 用い
推 CRQA 2 系列 埋 込 次元 異 場 大 い方 値
第3章 実験1
38
選択 (Coco & Dale, 2014) RQA 半 値 入力変数 閾値
設 状態空間 中 一 間 軌遈 充 近い 置 再 訪 半
士 場 軌遈 再帰 義 CRQA 2 系列 半
場 再帰 う 再帰 義 系列 再帰状態 2次
元 面 視覚的 表現 Recurrence Plot(RP; Eckmann, Kamphorst,
& Ruelle, 1987) あ 縦軸 横軸 系列 経過 間 示 RQA RP
構造 基 再帰特性 的 評価 様々 指標
算出 (Pellecchia et al., 2005; Webber & Zbilut, 2005) RQA 心拍変動
心動揺 個人間 身体 調 様々 種類 析 応用 い (Webber &
Marwan, 2014)
体肢間 調 析 い 運動 安 性 調性 い 有力 指標
再帰率 %Recurrence %REC や最大線長 Maxline MAXL 用い
い (Kudo et al., 2006; Pellecchia et al., 2005) 再帰率 相空間 能 再帰 対 実 再帰 割 求 0～100% 範 値 再帰
率 確率的 程 表 指標 あ 再帰率 高い
確率的 い 最大線長 相空間 い 最 長
再帰 い 軌跡 長 あ RP 対角方向 線 最大値 あ 最大線
長 安 性 体肢間 調 い 外乱 対 感 性
強 結 強 指数 比例 表 指標 あ
最大線長 長い 調 結 強い 対角方向 線 長
均値 均線長 Averageline AVGL 相空間 い 再帰 均
い持 いう持 的 調性 表 指標 均線
長 長い 持 的 再帰 状態
研究 CRQA 再帰状態 2 系列 調
い 状態 体肢間 調や体肢-姿勢間 調 程 結
強 持 的 調性 %REC MAXL AVGL 指標 評価 CRQA
実行 あ R ’crqa’ (version 1.0.5) 用い 入力変数 RQA 標
準的 手 (Webber & Zbilut, 2005) 及 行研究 設 参照 決 体
的 実験 1 体肢間 調 析 い 人差指 垂直方向 y成 運動 対 CRQA 実行 遅延 間 い 運動周期 1/4 一
う6 周波数 間 12 f1 12 f1 11 f3 8 f4
7 f5 6 f6 設 埋 込 次元 5 半 z
基 い 均距 標準 相空間 距 25 範
設
39
結果 第 3 節
分析1：体肢間協調の安定性 SDφ
人差 指 士 相対 相 標準偏差 SDφ 求 結果 3-3 示 3-3 横軸 周波数 縦軸 SDφ 示 い
SDφ い 指 数 2 ェ 相 2 ェ周波数 6 3要因 散 析
行 結果 指 数 相 周波数 主効果 有意 あ F(1,9)=39.983,
p< .001 F(1,9)=31.530, p< .001 F(1,9)=24.500, p< .001
指 数ェ 相 指 数ェ周波数 相ェ周波数 指 数ェ 相ェ 周波数 交互作用 F(1,9)=44.699, p< .001 F(1,9)=4.010, p< .005 F(1,9)=2.994, p< .05 F(1,9)=4.764, p< .005
指 数ェ 相 交互作用 い 検 行 結果 2 指条件
相 逆 相 間 有意差 対 4 指条件 相 う
逆 相 SDφ 有意 F(1,9)=74.505, p< .001 運動 安 性 高い
示 相条件 2 指条件 4 指条件 有意差
対 逆 相条件 2 指条件 う 4 指条件 SDφ 有意
F(1,9)=83.749, p< .001 運動 安 性 高い 示 わ 指 数
ェ 相 交互作用 4 指逆 相条件 条件 SDφ 有意 大 い 考え
指 数ェ 相ェ周波数 交互作用 い 単純- 検 行 結果 2 指条件 全周波数 間 い 相 逆 相 間 有意差
対 4 指条件 周波数 間f2‐f6 相 う 逆 相 SDφ 有意 F(1,9)=4.118, p< .05 F(1,9)=5.105, p< .05 F(1,9)=57.957, p< .001 F(1,9)=36.503, p< .001 F(1,9)=7.793, p< .01 運動 安 性 高い 示
第3章 実験1
40 3-3 SDφ
2 指 相条件 2f-in 赤色 実線 ●印
2 指逆 相条件 2f-an 赤色 破線 ▲印
4 指 相条件 4f-in 青色 実線 ●印
4 指逆 相条件 4f-an 青色 破線 ▲印
※ 標準偏差
41 分析2：体肢間協調の協調性 CRQA
%REC 調
人差 指 士 運動 対 CRQA 行い %REC 求 結果
3-4 示 3-4 横軸 周波数 縦軸 %REC 示 い
%REC い 指 数 2 ェ 相 2 ェ周波数 6 3要因 散 析
行 結 果 指 数 相 周 波 数 主 効 果 有 意 あ F(1,9)=13.047, p< .01 F(1,9)=5.279, p< .05 F(1,9)=25.0613, p< .001
指 数 ェ 相 相 ェ 周 波 数 交 互 作 用 F(1,9)=5.585, p< .05 F(1,9)=5.057, p< .001
指 数ェ 相 交互作用 い 検 行 結果 2 指条件
相 逆 相 間 有意差 対 4 指条件 相 う
逆 相 %REC 有意 高 F(1,9)=8.666, p< .01 い 示
相条件 2 指条件 4 指条件 有意差 対 逆 相 条 件 2 指 条 件 う 4 指 条 件 %REC 有 意 高
F(1,9)=18.526, p< .001 い 示 わ 指 数ェ
相 交互作用 4 指逆 相条件 条件 %REC 有意 い 考え
相ェ周波数 交互作用 い 検 行 結果 周波数 間 f1‐f3
相 う 逆 相 %REC 有意 高 F(1,9)=17.507, p< .001
F(1,9)=7.646, p< .01 F(1,9)=4.396, p< .05 い 示
第3章 実験1
42 3-4 %REC
2 指 相条件 2f-in 赤色 実線 ●印
2 指逆 相条件 2f-an 赤色 破線 ▲印
4 指 相条件 4f-in 青色 実線 ●印
4 指逆 相条件 4f-an 青色 破線 ▲印
※ 標準偏差
43
MAXL 調 結 強
人差 指 士 運動 対 CRQA 行い MAXL 求 結果
3-5 示 3-5 横軸 周波数 縦軸 MAXL 示 い
MAXL い 指 数 2 ェ 相 2 ェ周波数 6 3要因 散 析
行 結 果 指 数 相 周 波 数 主 効 果 有 意 あ F(1,9)=16.027, p< .005 F(1,9)=7.886, p< .05 F(1,9)=11.127, p< .001
指 数ェ周波数 相ェ周波 数 交互作用 F(1,9)=3.314, p< .05 F(1,9)=5.580, p< .001
指 数ェ周波数 交互作用 い 検 行 結果 周波数 間f4‐
f6 2 指条件 う 4 指条件 MAXL 有意 長 F(1,9)=6.653,
p< .05 F(1,9)=8.083, p< .01 F(1,9)=24.281, p< .001 結 強 強い 示
相ェ周波数 交互作用 い 検 行 結果 周波数 間 f1‐f3
相条件 う 逆 相条件 MAXL 有意 長 F(1,9)=19.789,
p< .001 F(1,9)=8.640, p< .005 F(1,9)=9.553, p< .005 結 強 強い 示
第3章 実験1
44
3-5 Maxline
2 指 相条件 2f-in 赤色 実線 ●印
2 指逆 相条件 2f-an 赤色 破線 ▲印
4 指 相条件 4f-in 青色 実線 ●印
4 指逆 相条件 4f-an 青色 破線 ▲印
※ 標準偏差
45
AVGL 調 持 的 調性
人差 指 士 運動 対 CRQA 行い AVGL 求 結果
3-6 示 3-6 横軸 周波数 縦軸 AVGL 示 い
AVGL い 指 数 2 ェ 相 2 ェ周波数 6 3要因 散 析
行 結果 指 数 相 周波数 主効果 有意 あ F(1,9)=6.650,
p< .05 F(1,9)=6.598, p< .05 F(1,9)=4.349, p< .005
指 数ェ 相 指 数ェ周波数 交互作用 F(1,9)=5.449, p< .05 F(1,9)=38.881, p< .001
指 数ェ 相 交互作用 い 検 行 結果 2 指条件
相 逆 相 間 有意差 対 4 指条件 相 う
逆 相 AVGL 有意 長 F(1,9)=11.113, p< .005 持 的 調性 高い
示 相条件 2 指条件 4 指条件 有意差
対 逆 相条件 2 指条件 う 4 指条件 AVGL 有意 長
F(1,9)=11.965, p< .005 持 的 調性 高い 示 わ 指 数
ェ 相 交互作用 4 指逆 相条件 条件 AVGL 有意 短い 考え
指 数ェ周波数 交互作用 い 検 行 結果 周波数 間f1‐ f3 4 指 条 件 う 2 指 条 件 AVGL 有 意 長
F(1,9)=18.807, p< .001 F(1,9)=23.562, p< .001 F(1,9)=5.924, p< .05 持 的 調 性 高い 示 周波数 間f4‐f6 2 指条件 う 4 指条件 AVGL 有 意 長 F(1,9)=4.904, p< .05 F(1,9)=23.758, p< .001 F(1,9)=122.071, p< .001 持 的 調性 高い 示
第3章 実験1
46
3-6 Averageline
2 指 相条件 2f-in 赤色 実線 ●印
2 指逆 相条件 2f-an 赤色 破線 ▲印
4 指 相条件 4f-in 青色 実線 ●印
4 指逆 相条件 4f-an 青色 破線 ▲印
※ 標準偏差
47
考察 第 4 節
第1 2本指条件
実験1 得 体肢間 調 関 多角的 析 結果 2 指 条件 体肢間 調 安 性 SDφ %REC 持 的 調性 AVGL
指標 い 相条件 逆 相条件 間 有意差 結
果 体肢 振 課題 検証 HKB 予測 一
わ HKB 予測 従う 高周波数 相
う 逆 相 安 体肢 周期的 運動 特 屈曲
環境 接触 いう 生 課題 HKB
予測 あ あ 指標 い 指 数
ェ 相 交互作用 い 検 行 結果 相条件 2 指条件 4 指条件 間 有意差 逆 相条件 い 2 指条件 う 4 指条
件 安 い 示 結果 2 指逆 相条件 安
指 数ェ 相 交互作用 考え
結果 い 2 指逆 相条件 相転移 起 高周波数
相 安 い 能性 考え 相転移 起 い
う い 確認 方法 相転移 生起 調 相
条件 逆 相条件 試行 相対 相 180み50 0み50 範
わ 課題 求 相 逆 相
5回連 い 場 相転移 生起 義 各条件 い 相転移 生起
率 算出 4 指 逆 相条件 全試行 97.5% 相転移 観察
対 試行 1 相転移 観察 生起率 0% あ 結果 2 指逆 相条件 高周波数 安 性 保 相転移
起 い い 確認 要因 い 考察
1 要因 運動 周波数 操作 使用 周
波数 範 あ 実験1 行研究(Mechsner et al., 2001; Riek & Woolley, 2005) 従い 1～3Hz 範 周波数 設 指 運動 臨界
周波数 約2.2Hz 言わ い (Kelso, 1984; Zanone & Kelso, 1992) 実験
1 周波数 臨界周波数 い 考え
2 要因 実験2 仮説 想 い 触覚情報 影響 考え
指 振 運動課題 異 課題 運動 特 地 屈曲
指 環境 接触 指 接触 得 触覚情
報 安 い 逆 相 運動 安 い 考え
研究 基 仮説 体肢-姿勢 相互作用関 あ 観 結 果 い 考察 指 環境 接触 いう 体肢間 調 安
姿勢 安 能性 考え 姿勢 いう
第3章 実験1
48
全体 安 起 体肢間 調 いう
部 安 起 考え
第2 4本指条件
実験1 得 体肢間 調 関 多角的 析 結果 4 指 条件 体肢間 調 安 性 SDφ い 周波数 間 f1 過
相 条 件 う 逆 相 条 件 安 %REC 持 的 調 性
AVGL 指標 い 相条件 う 逆 相条件 安 い 示
結果 4 指 実験 実施 行研究 結果 一
(Mechsner et al., 2001) HKB 予測 一 4 指逆 相条件
周波数 高 相 相転移 観察 (Kodama et al., 2015) 研究
実施 実験1 視覚的 空間的対称性(Mechsner et al., 2001) いう知覚的要因 相 筋 活性 いう神経筋 要因(Kelso, 1984) 関 能性 あ
2 指逆 相条件 考察 触覚情報 安 影響 要因 う
強 作用 う 結果 得 考え 複数 要因 体
肢間 調 え 異 影響 い 検討 必要 あ
要約 第 5 節
実験1 環境 接触 体肢間 調 及 影響 調 指 屈曲 机 表面 接触 課題 用い 実験 実施 両手 人差 指 用い 2 指条件 人差 指 中指 用い 4 指条件 い 相 条件 逆 相条件 検討 各試行 運動 周波数 操作 周 波数 1～3Hz 範 連 的 昇 う設 体肢間 調 い 多角的 析 行 結果 2 指条件 安 い 逆 相条件 安 全 周波数 間 相条件 安 性 持 的 調性 指標 い 有意 差 認
行研究 Kelso, 1984 実験課題 異 課題
机 触 いう環境 接触 いう 得 触覚情報 逆 相 運動 安 考察 4 指条件 高い周波数 逆 相条
件 安 相 う 安 いう結果 得 結果
行研究 結果 一 指 数 いう変数 指 得 触覚 情報 逆 相 安 知覚的要因や神経筋 要因 逆 相 安
い 体肢間 調 影響 異 いう 実 体肢間 調研究 検 討 い い 見 いえ 複数 要因 統 変数 特 う 実験 的研究 及 指 数 い 変数 考慮 拡張 期 研究
実験1 得 結果 う 2 指条件 逆 相 安 要因 明 実験2 計画 実験2 指 接触 環境 特性