姿勢制御に及ぼす視覚刺激の運動軌道パラメータの影響

基

礎 論文

_JVRSJ



Vol．

2

　

No．1，1997

姿 勢 制御

に

及

ぼ

す 視

覚

刺 激

の

運

_{動 軌 道}

パ

_ラ

_メ

ー

_タ

_の

_{影 響}

吉

澤 達 也

＊

1

＊

2

_{近 江 政}

雄

＊

2

鈴木良

次

＊2

Effectoforbitalparameters 　inyisuatsceneof 　orbital mo _▼ement onpostura _且sway

Tat

・・y・

Y

・・

hizawa

＊1 ＊2

，

　M・ ・a・Ohmi ＊

2

・nd_、

Ry

_。

ji

_．

Suzuki

＊2

Abstract



−



_Visual

_illfoT

’

mation



is



used

_for

_postural



controt

_in

real



wo1

・

ld



and



is



consistent



with



the information　

froln

　oIher　sensory 　systems

，

　

However，

　

in

　virt岨

l

　cnvironment

_，

　it　is　

difficult

　to　

present

　the complcte 　

information

　which 　we 　can　_get　wi ‘

h

　sensory 　systems 　in　real　world

．

　

The

　

information

　from

somatosensory 　and　vestibular 　scnsory　systems 　

is

　not　perfectly　consistent 　wi しh　the　visual 　

information

．

　

in

this_study

_，

_{wc 　clarify}the_effec しof　visual 　

information

　on 　postural　sway 　in　the　environment 　where 　

is

　only

presented　thc　visual 　information

．

　We　used　visual 　scene　of　orbiIal　movements 　of　a　railroad 　

line

　

in

　_which

visua ［inforEnation　isalways　inconsisLent　with 　the　

information

　

from

　somatosensory 　and 　vestibular 　sensory systems

．

　For　the　conしro［of　

postural

　sway 　

ill

　thcse　environments _，　visua ］information　was 　

dominant

　than

1he　

information

　

from

　somatosensory 　and 　vestibular 　sensory 　sysしems

．

Keywords

’_ρ・ ∫ごU厂α’∫W ・y

，

　v’∫照

i

　

inf

・nnation

，

リestib〃ar・sens・_り・system

，

跏 ∫8 （_〜

fpresence

，

　vir鰡 ’ reat _め1レection

1 ．

は じ めに 　現実 空間におい て我々 は

、

自己 の位 置 や 状 態 を 正 し く認 識 す る た め に視

覚

情 報や自己受容 器 性 情 報 を 利 用 して い _{る。 外 界} との_相互作用 に よっ て行 動 す る 我々 に とっ て自己受容 器 か らの情 報の利 用 は き わ め て重 要で あ る

。

た と え ば

、

歩 行 や 電車で の移 動 の知 覚は自己受容 器 か らの運 動感 覚と 視覚 系の情 報か ら 成り立 っ てい る。 そ し て

、

そ の時の姿 勢 状 態の制 御 に は こ れ らの 情 報が利 用 され てい る_［

1

_］

_，

_［2］

_，

_［

3

_］

。

Edwards

［

1

］は

姿

勢 保持に おい て視

覚

情 報が身 体 動揺 を 減 少するこ とに役立 っ てい るこ と を 報告してい る。

Lee

　 and　

Aronson

_［

3

_］は 前 庭系情 報 （静 止 してい ると

い う 情 報）と矛 盾 す る 視 覚 情 報 が 提 示 さ れ た と き に 姿勢の 調整が困難に な るこ とを報 告してい る

。

ま た

、

視 覚 刺 激に よっ て誘 導され る動 揺 病と身体 動 揺が関 係して い る こ とも報 告されて い る［

4

］

．

さ ら に

、

視 覚情報 と_{前 庭 系 情 報}との_相互作用 につ い ては自 己誘 導 運 動 感 覚の立場か らも多 くの研 究が行われ て い る

［

5

］

，

［

6

］。 Wong　and 　Frost ［

5

］は視 覚 情 報と前庭 系 情

報との _{葛 藤}に よ り自己誘 導運動 感 覚が生 起す る ま で

＊1　：∫児看

，

　団cGi 凵　　Visio既　Research 　Unit

，

　団cGill 　University

＊2：金 沢 Lk 大学　人 間1

−

iij報シ ス テム_{研 究 所}

＊1：PI

．

esen ［　adCiress 　　：　　McGiil　　Vision 　　Research 　　Unit

，

　McGiIl 　 Un1V巳rsit ｝

Ln

，

b

．

_，

KanazawaIns itute Technology

の潜 時が 生み出さ れ るとい _{う仮 説 を}たて た

。

彼らは

視 覚刺 激 提示 時に前 庭 系 情 報 を与 えるこ と によ り

、

こ れ らの 問の_{葛 藤}が 減少 す ると

、

潜 時が短 くなるこ

とを報告してい る。

Melcher

　 and

　Henn［

6］

も 自己誘

導

運動 感 覚が 生 起するまで の潜 時に つ い て研 究 をし

、

視覚刺 激の加 速 度 が

5deg

／szの と き潜 時が最も短 くな ること を報 告してい る。 ま た

、Lestienne

ら

［

7］

は自 己誘 導運動 感 覚と姿 勢 制 御が密接な関 係を持つ と考 え

、

自己の運動 感覚の他 覚 的 評価 法として姿勢 制御 状 態を計 測し てい る。

　

一

方

、

現在仮想 現 実感シス テム で は視

覚

情報を利 用 して

、

臨 場感のあ る仮 想 空 間 を提供する 試 み が行 わ れてい る。 広 瀬 ら［

8

］は前 庭 感 覚ディ スプレイ を 提 案し

、

仮想 空 間に おける移動の感 覚の表 現を試み てい る が

、

前 庭 系 情 報 が 十 分に提供で き ない と き は

、

視覚情報と前庭系 情報 との間 に 矛 盾 が 生 じ るこ とが ある

。

その 場 合 臨 場 感の 乏しい移 動 感 覚しか 提 供で きなくな る

。

その た め

、

移 動 感 覚の提 供におい て視 覚 情 報と前庭 系 情報が どの ような相互作 用 をしてい る のか を明 らか にする ことは臨 場 感のある仮想 空間 の_{提 供}に とっ て も重 要である。

　

そこで 本 研 究 で は視

覚

情報 と前 庭系情報の相 互作 用 を姿勢 制 御の

観

点 か ら 明 ら か にすること を 目 的 と し

、

常に前庭 系 情 報 と視 覚 情 報が矛 盾 する場 合

、

ど の ような姿 勢 制 御を行 うの か を心理学 実験に よ り検 討した。

H本バ

ー

チャル リア リ テイ学 会 論文集 Vo1

．

2

，

　ND

，

1

，

1997

　

こ こ では

、

特に視 覚 刺激 と して軌道運動 時 （直進 運 動か ら円運 動 〉の 実 写映 像 を 用い て軌 道運動の パ ラ メ

ー

タを系 統 的に 変え

、

身体動 揺に視覚刺激の ど の ようなパ ラ メ

ー

タが影 響す るのか

、

ま たは視 覚 刺 激は影 響し ない の か明 ら かにするこ とを試 みた

。

2

，

実 験 察 後 約

30

秒 間椅 子に座っ _て休 憩した

。

1セッ シ ョ ン は

19

試 行か ら なり、

一

_日

₂

_{セッ シ ョン} 行った。 各試 行の _{刺 激}パ ラ メ

ー

タ は ラン ダム に設 定さ れ た。

各

被 験 者とも

15

セッ シ ョン繰 り返 した。

　

被 験 者には

、

緊 張せずに

、

手

、

足

、

頭 を 含 め身体 を動か さ ない ように両 足 を 閉 じて直 立 してい る こ と （ロ ン ベ ル グ姿 勢 ）が 教 示 さ れ た

。

2．

1 　実 験 装 置 と 視覚 刺 激

　

被 験 者 は 暗幕で覆 わ れ た 高 さ 約

3m、

奥 行 き 約

4，5m、

幅約

3m

の部 屋 に置 か れ た 視 角

4ge

×

70

“

の リ ヤ プロ

ジェ ク タ （ECP

．

RETRO1100 ［

1D，

　

ELECTROHOME

）の 画 面を 視 距離 1

．

5mで観 察し た。 プロ ジェ ク タ画 面の 平均 輝

度は_{約 10cd ／}mZである。 被 験 者の身体の動 揺 量 は 頭

、

背pl］

、

_{両 足首の}

4

_{カ所に固定 し た赤 外 光LED の位 置}

を 背 後 か ら

3

次元 運 動 計測 器 （

OPTOTRAK 　3020

，

Nor

し

hern

　

Digital

）で言

1

．

測 す ること に よっ _て得ら れ

た。 各

LED

の位 置は

25Hz

でサン プ リン グ した

。

　 被 験 者に提 示 さ れ た 映 像 は 以 下の よ う な 軌 道 運 動 を する電車の先 頭車両の窓 か ら 撮影さ れ た もの で あ り

、

プロ ジェ _{ク タ}画 面の 中 心に は線路 が位置 してい る

。

映 像 中に は線路 を巾 心に建 物や山などの 背 景 物 が存 在 してい る。 視 野の中心 と周辺の下半 分には ほ とん ど線 路の映 像が提 示さ れ

、

周辺部の上 半 分には 上 記の背景 物 が存 在してい る。 　映像中における線 路の水平方向の変位 量 （視角 ） を直進 時で の位 置 か らの変位 と して計 測 し た。 この 変 位 量 は プロ ジェ ク タ画 面 上で 高 さの

1

／

2

の 位 置 で 計 測 した

。

カ

ー

ブにお け る線路の バ ンク に よる水 平 方 向の _変位 量の _{変 動}は線 路11］

fi

’

の

1

％未 満で あ り、 バ ン クの 傾 きは

6

°

_{未 満}で あ る （遠 心力により電車 がバ ン ク の傾斜 と は反 対 方 向に傾 くの でバ ンクの傾 斜に よ る映 像 全体の傾 きは ほとんど相 殺され る）。 　 被 験 者が

一

試 行におい て観 察 する映 像で は電 車が 約

10

秒間の直 線運動 （前 進 ）の 後

、

ある曲率の カ

ー

ブを等 速円 運動 をする

、

ただ し

、一

試 行 中に カ

ー

ブ は

一

つ だけで あ る。 軌 道 運 動の 速度と曲率 半 径の組 み合 わ せで19 通 り （た だ し、

1

名の被験者は

16

通 り） の映像を用い た。 　 各 試 行の前には被 験 者の初 期 位 置を得るた めに、 格子パ タ

ー

ン を直立 し て観 察してい る ときの各 身 体 部 位の _位置 を計 測し た。 2

，

2　 被験者

　

被験者は 成人男性

AI 、TN 、

　

HA

の

3

名

（

21

〜

22 歳）の _{大 学}生で

、

心 理学実 験 は 未 経 験であ り

、

本 実 験の 目的は知ら さ れてい _ない _。

2 ．3

　 手 続き 　 被 験 者は リヤ プロ ジェ ク タ に提示 さ れ た 映像を直 立 し た状 態で約

20

秒か ら

1

分 間 観察 する。 各 試 行の 前には 必 ず

、

身体の 初 期 位 置 を

6

秒 間 計測し た

。

観

3 ，

実験結 果 　 図

1 、 2

に被験 者

AI

の 身体 動 揺 量の時 間変 化の

一

_{例 を 示 す} 。 各 図 中の実 線は背 中の動 揺 量で

、

身体 の正 中線に対 する前 額 平 行 面上の左 右 方 向の揺れ角 を 示 す

。

身体が右に傾い た ときは正の_{値 を}

、

_左に傾 い た と き は

負

の

値

と なる。 破 線は観 察した映 像中に お ける線 路の水 平 方 向の変 位 量 （視 角 ）である。 線 路 が左 にカ

ー

ブする と正の 値

、

右 にカ

ー

ブする と負 0 432104 塗 弓

94

　 （

8

」

評

◎

）

台

3

°，

一

歪

38

α

A

．

〜

．

．

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i

．

．

i　 　 　 i 　 　 　 　， … 5

・

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一

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L｝

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…

　

　

　

　

　

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，

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．

，

　

．

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P，

… … ：

．

、

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1

…

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＿

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ψ

’

τ

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一

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、

　

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、

よ

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、

．

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．

　

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　 　 　 、

　

　

　

　 

　

　

　

　

　

、

… 0 432101234

（

器

」

曾

℃

）

註

32

田 ヨ ω o 色

B

10 　 　 　

Sub ．

Al

＃

3

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

：

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髫

　　　　　　

、、

蘿

　　　　　　

・・

1

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

；

：

喜

　

　　

　　

　　

　

　　

　

・

蔓

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　讃

20　　　　　30　　　　　40　　　　　50　　　　ε

Time

_（S_｝

Sub ．

Al

＃19 ；

脚

÷

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，，

_｛ ： …

卩

脚

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r「

_T

’

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甲

，1

↓

．

… … ｛

，

旨

… … … … よ

・

_17叫

『

…

“

　

　

　

　

　

　

　

　

」

　

　

　

　

1 卜　　 　　 　

・

き ：

．

…

「

■

．二

…

．

．

，

　　　 ’

↓

、

．

　　　1

−

　

　

　

r11r 「

”

　

、

…

「

「 ．

．

．

…

卩

「

．

齟

… P

」

… 10　　　　　20　　　　　30　　　　　40　　　　　50 　 　 　 Time （s_｝ 35302520151050

一

5

90

互

器

o ∋ 〇 三 〇

8

｝ 胃 （ ユ

超

「 oo

）

図ユ　 身 体 動 揺の時 系 列デ

ー

タ　（曲率が小 さい映 像の場 合 ）

Fig

．

1Time 　series 　of 　the　postural 　sway 　in　the

吉 澤

・

近 江

・

鈴 木 ：姿 勢 制 御に及ぼす 視 覚 刺 激の運 動 軌道パ _{ラ メ}

ー

_{タ の影 響} 0 4 　 3 　 　 2 　 　 1 　 　 0 　 　 1 　 　 2 　 　 3

（

8

」

留

で

）

貯

32

廻 ヨ の

£

4 哩 　 3 　 　 2 　 　

　

1 　 　 0 　 　

　

1 　 　 2 　 　

　

3

（

8

」 09

）

〉 驢 ≧

2

頸 ヨ ω

£

4 図2 合〉

．

A

一

「

… r

　

、

　L

　

_i

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’

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_÷

…

∵ 　 　 　 　 丶

、

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究

『

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・

・

｝

・

・

・

・

i

・

牽

・

…

一

・

・

B

10　 　 　 20　 　 　 30 Time （S ｝

Sub ．

Al

＃

9

　　　

1

⊇ 　 　 　 5　ω 　 　 　 ユ 　 　 　 ロ　m

　　　　　　

8

　 　 　 　 　

圏

5　ヨ

　　　　 ー

10

雪

　　　　

．

、51

　　　　

−

2・

3

　　　　

妬

甍

　　　　 ・

308

　　　　

−

₃・

轄

　　　　　　 ）

40　 　 　 50

Sub

．

AI

＃15

7

　

隔

　

　

、

　

　

 

’

_「

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T

『

　

　

　

、

　

　

　

　

_L黜

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’

　

　

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’

』

”

「

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へ

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V _… 「 …

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

．

2

・

｝ …

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≧

−

・

÷

・

…

「

尸

，

：

’

_≧

齟

・

_卜

’

_i

’

−

0　　　　　10　　　　　20　　　　　30　　　　　40　　　　　50 　 　 　

Time

（s_） 身 体 動 揺の 時系列 デ

ー

タ（曲率が大きい 映 像の場 ・

募

。

詈

．

58 　 　 ヨ

ー

10

_雪

．

↑58

　　

8

・

20　r

　　薯

’

_25E

・

_3D

₈

−

3・

幕

　　）

Flg

．

2Time 　series 　of the postural 　sway inthe

　 　 　scerle 　with 　a large　curvature

．

の値と な る

。

図

1B

は電 車の移

動

速 度が図

1A

の

3

倍の場合である

。

図

2

は図

1

より 曲率半 径の 小 さ な カ

ー

ブの映 像が提示 され た ときの 時系列デ

ー

タで あ る。 各 図の時系 列デ

ー

_{タ は}

₁₅

_{セ ッシ} ョ ン の デ

ー

タ を 加算 平 均した値で あ る

。

破 線は線 路の移 動量であ り

、

曲 率 半径が大きい カ

ー

ブの _{場 合}は移 動 量は少な く

、

曲率 半 径が小さ な 場 合 は 移動量が大 き くなる（付 録を参 照 ）。 ま た

、

変位 量 が

0

以外の値で

一

定の時 は円軌 道になっ てい る 場 合 で あ る

。

　

こ れ らの 図 を見る と線 路の _{変 位}

、

及 び電 車の移動 速 度に応じ て身 体 が 傾い て い る こ とが わ かる

。

同様 の 時 系 列デ

ー

タが他の刺 激条 件で も確 認され た

。

ま た

、

他の

2

人の被験者の 場 合 も 同様の傾

向

を 示 した

。

そこ で

、

こ れ らの デ

ー

タ よ り以 下の_{解 析 を行}った。

　

まず

、

提示 さ れ た映 像の 中で

等

速円 運動が実 際に 起 きた と きに生 じ る遠 心 力 方 向の加速 度 に 対 す る身 体動揺 量の関 係を検 討した

。

前 庭 器 官は 加速 度 検 出 器で あ り

、

実 際に電車に乗っ て い る と き カ

ー

ブで は 遠 心 力 を知覚 し

、

姿 勢 制 御に 利用 し てい る。 視 覚 刺 激が実際の運動 時と

一

致し

、

前 庭 系 情 報が矛 盾 する 場 合

（

こ こ で は静止 状 態とい う情 報 ）に

、

こ の シ ス テム の 影響を受け な け れ ば

、

加 速 度に 関係 な く身 体 動 揺が起こ る ことになる。 　 図

3A 、

　

B 、

　

C

に各 被験 者の加速 度に対する身体 動 揺 量を示 す。 縦軸の身体 動揺 量 は 線 路 が 円 軌 道で ある時の身体の傾倒量の平均値で あ り

、

横軸は実際 に電車が カ

ー

ブを通 過 すると きに生 じ る遠 心力 方

向

の _加速

_度

の対

数

値である。 加 速 度は カ

ー

ブ の曲 率 半 径 と カ

ー

ブの通 過速 度よ り得ら れ た。 図 中の 実 線は 図 中にプロ _{ッ ト さ れ た}点_{に 対 す る 回}帰 直線である。 　図

3A

、

　

B

、

　

C

の グ ラフは同 じ傾向 を示してお り

、

加 速 度 が 増加す ると身 体 動揺 量 も 増 加してい る。

3

人の被 験 者の 中で被 験 者

AI

は全 体 的に身 体 動 揺 量 が最 も多 く

、

被 験 者

HA

は最も少ない こと が分かる。 これ ら 図

3A

、

　

B 、

　

C

で示 したデ

ー

タ に対して相 関 分析を行っ た結 果 、 被 験 者

AI

は 有 意水 準

5

％ で無 相 関の _{検 定}におい て 相 関があ り

、

被験 者

HA 、

　

TN

は有 意 水 準

1

％で無 相 関の検 定に おい て相関 があっ た。 こ の こと か ら前 庭 器

官

か らの 情報が実 際の 運動 時と矛 盾 してい る場合で も視

覚

刺激か ら加 速 度 を計 算で きるような情 報 （測 度

、

例え ば 速度や 曲

率 ）

を 抽出 し

、

姿 勢 制 御に利 用してい る こ とが示 唆さ れる。

　

次に

、

プロ ジェ ク タ に 投

影

さ れた線 路の位 置の水 平方 向に お ける変位 速 度に対 する身

体

動 揺の 関 係 を

検

討 す る。 図

4A 、

　

B 、

　

C

は変 位速度に対する各被 験者の 身体 動 揺の変 化速度を示してい る。 縦 軸は身 体 動揺の変化速度を表し

、

横 軸は 線路の _{位 置}の _{水 平} 方 向に おける変位速 度を表 す。 こ の変位 速 度は視 覚 刺 激に おけるオ プテ ィ カル フ ロ

ー

の _{速 度}の水 平 成 分 であ る。 身体 動 揺の変 化 速度は線路 が 円軌 道になっ てか ら電 車が 円軌 道に到 達 する まで の間に身体が動 揺した量を その間の時 間 で割っ た値であ り

、

線 路 位 置の変 位速度は その間 に線路 が変 位した量 （視 角 ） を その 間の時 間で割 っ た値である。 図 中の実 線は デ

ー

_{タか ら計算さ れ た 回帰 直 線}である。

　

こ れ らの図を見る と線路位 置の 変 位 速 度が増 加 す ると身体 動揺 もそれ に応 じて増加 してい ること が わ かる

。

図 中に示 した回帰直線とテ

ー

タ点は よ く

一

致 してお り

、

全ての_{被 験 者}の場 合の相 関 係数は

0．

92以 上 で あ り

、

オプティ カ ル フロ

ー

の 速度の水平成分 と 身体 動 揺の変 化 速 度の間には 相 関 関 係 が あ るこ とを 示 してい る。

4 ．

考

察

　

図

1 、 2

では カ

ー

ブ に お ける身体 動揺の方

向

は実 際に遠 心 力が働い たときに身体が傾 く方 向と

一

致し てい る。 こ れ は

、

実 際に円 運 動 してい る ときの興味

LI本バ

ー

チャ ル リア リ ティ学 会 論 文 集 Vo1

．

2

，

　 No

．

1

，

1997

（

  叟

評

眉

）

〉 “ ≧ °，

至

菖 の o ユ

（

   

」

0 Φ ℃

）

〉 弱 駈 509

一

僑

」

コ 制 ω O ユ ｛ OO

」

mO で

）

〉 “ 》 尹 09

一

“ 」 ＝

一

勾ウ O 低

1

．

61

．

41

．

21O

．

80

．

60

．

40

．

2

」

00

1．

61

．

41

．

210

．

80

．

60

．

40

．

20

1．

61

．

41

．

210

．

80

．

60

．

40

．

20

A

Al

B

　 　

1

　 　 　 　

10

Acce ］erati・n （m／S　

2

）

100

TN

O

．

1

C

　 　

1

　 　 　 　

10

ACCelerati・n （mls 　

2

）

100

HA

0，

1

　 　

1

　 　 　 　

10

Accelerati

・n _（m ！s2 _） 図

3

　 加 速 度に対 する身体 動 揺 量

，

100

Fig

．

3Postural

　sway 　as 　a　function 　of acceler

．

　 　 　 ations

．

深い _{現象と 関係し}てい る。 カ

ー

_{ブ を 曲 がる時にバ ス} の

．

運 転手は遠心力に抗して身体を遠心力の中 心 部へ 傾 け る

。

これ に 対 して

、

乗 客は遠心力に従っ た ま ま 身体が倒さ れ る が

、

乗り慣れ たバ ス ガ イ ドは 運転手

0．

6

　

4

　 　

2

　 　

　

0

　 　

2

　 　

　

4

　 　

6

　 　

コ

　

　

　

　

　 　 　

コ

　 　 　 　 　

　

　

　

　

　 　 　 　

　

　

_コ

　 　 　 　 　

　

　



　

　 　 　 　

　

　



　

0

　 　

0

　 　 　 　 　 　

0

　 　

　

0

　 　

0

　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　

　

　 　 　 　 　

コ

　 　 　 　 　

コ

　 　 　 　 　

（

ω 丶 器 」

習

で

）

澄 ≧

29

ヨ ω oeo

喜

。

20

＞

0．

6

　 4 　 　 　

2

　 0 　 　 　

0

　 　 　 　 　 　

（

ω

奮

_」 辞 台

32

頸 ヨ

8

ε

　

評

0

呂

9

−

・

・

2

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・

_0．

₄

一

_〇

_．

₆

6

　 　

4

　 　

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0

　 　

2

　 　

4

0

　 　 　

0

　 　

　

0

　 　 　 　 　 　

0

　 　 　

0

　 　 　 　 　 　 　 　 　

（

憲

§

で

》

　

．

　 　

貯

32

歪 ヨ の o

ε

o

甞

02   〉

60

■

A

AI

■

₆



■

₄



藺

₂



₀



₂

₄

₆

　

Velocity

　ot　

displacement

　　　　　 （degree1S ）

B

TN

■

₆

圃

₄



刷

₂

　　

0

　　

2

　　

4

　　　

6

　

Velocity

　of　

displacement

　　　　　 （

degree

〆s_）

C

HA

　　 　 　　 　

一

6

−4

−

20246

　　　　　　　　 Velocity　of　

displacement

　　　　　　 （

degreels

） 図

4

　線 路 位 置の変 位 速 度に対 する身 体 動 揺の変 化 速 度

．

Fig

．

4Velocity 　Qf 　postural 　sway 　for

　　 　 velocities 　of 　displace 皿ent 　of 　orbit

．

と同 じ姿勢 を とるとい わ れてい る［

9

］

，

［

10

］

。

Fukuda

吉 澤

・

近江

・

鈴木 ：姿勢 制 御に及ぼす 視 覚 刺 激の運 動 軌 道パ ラメ

ー

タの 影 響 迷 路 反射

’

と静 的 迷 路反射に より説 明し

、

バ ス ガ イ ド の

_姿

勢が学 習の結 果と して の動 的迷路反 射に より説 明で きるこ と を報告 して い る

。

つ まり

、

本 実験の結 果は

、

被 験 者が実際 に遠 心 力は働い てい ない がバ ス の乗 客 と同じ運 動を行っ たと考える こ とが で きる。 も し

、

運 転手やバ ス ガ イ ドが被験 者にな るとどうな る か ？前 庭 系 情 報と矛 盾し た 視

覚

情 報 による姿 勢 制 御に お い て も受 動 的 な 運 動と能動的な運 動に よっ て 身体 動 揺が異な るこ とが 予想され る、， 　

一

方こ れ に 対 して

、

被 験 者が観 察してい る 映 像 中 の オブテ ィカル フロ

ー

は

、

直進 時は水 平 成 分の大き さ は左右対 称であるが

、

円軌 道の 時は遠 心 力 方 向の ほ

う

が大 き くなるた め

、

その_{成 分}に応答し て身 体 動 揺 が 生 じ た と説 明 するこ と ができ る。 こ の よ

う

な見 地から先行 研 究を参照する と視 覚 刺 激と して幾 何 学 的バ タ

ー

ンを 用い た 身体 動 揺の計 測を行っ た実験 結 果が報 告さ れてい る［7］

，

［

ll

］

，

［

12

］

。

Lestienne ら［

7

］ ’

PBerthoz

ら_［ll ］の結果 は 視覚パ タ

ー

ン の 移 動 方 向 はそ れ ぞれ異な る が視

覚

パ タ

ー

ン が移 動 する方 向に 身体も傾 くこ と を報 告してい る。

一

_方

_、

_van

　

Asten ら_［

12

_］は視 覚パ タ

ー

ン の構 造の違い に対 して身体の 動揺は依 存せず

、

身体動 揺は視 覚パ タ

ー

ンが移 動 す る方 向と は 逆に生 じ るこ とを報 告 してい る。

　

図 1

、 2

を見る と線路の位 置 が変 位 する と同 時に 被験者は

身

体 動 揺が 生 じてい る

。

しか し

、

こ の と き 電 車 自 体は円軌 道上 の手 前に位 置 してお り

、

実 際に 電車に乗っ てい る と き に は遠心力 方 向には力は働い てい ない 。 つ ま り

、

視 覚 情報と前 庭 系 情報に矛 盾が あ ると き には視 覚 情 報の方 が 優 位 に作 用 するとい _う

ことが示 唆 さ れる

。

こ の こと は

、

Lee

　 and　

Arollson〔

3

］ に よ る歩 行訓練 過 程にある

幼

児の

_姿

_{勢 保 持}に視 覚 情 撮が利 用さ れて お り

、

自己

受

容 器 か らの _{情 報}との間 に 矛盾が ある場合、 視覚 情 報が優 位であ る とい う報 告 や視 覚 情 報と前 庭

系

情報 に 矛盾があると きには視 覚情 報の _方が優 位に作 用 する とい うL三sl1皿an



alld Lee ［13］の報 告 と

一

致し てい る。

　

本研 究では視 覚 刺 激と して直進 運動と等 速 円 運 動 時に得るこ とができる映像を 用い た

。

等 速 円運 動は 運動中常に加 速 度が遠心力の方

向

に対 して生 じ てお り

、

実 際に運 動 をし てい る場合

、

前 庭 系は常に活 性 化さ れ てい る

。

し か し

、

本 研 究で は 視覚 刺 激だけが 変化 する情 報と して

提

示さ れ

、

前 庭

系

に対 して は加 速 度 を得る情 報は与 えら れ てい ない た め、 前 庭

系

と 視覚 系の情 報は常に矛盾し た状 態にある。 両者の情 報 が 矛盾 してい ると き に前庭 系か らの「青報が優位 に 利用さ れる とすれば

、

視覚刺 激の _{系 統 的 変化}に対 し ては無関 係な身 体 動揺が得 ら れる はずである。 しか し、 本研究の結 果 （図

3

、

4 ）

で は視覚 刺激の 変 化 に応じ て身 体 動揺 量 も変 化し てお り

、

視覚 情 報が優 位 に利 用 されて い ること が示 唆さ れ る。 ただ し

、

Lestienlie

ら［

7

］やPeterka　 and 　Benolken ［

14

_］は身体 動 揺量 は視 覚刺 激の振 幅の増 加に対 して飽和 現 象が 生 じ ること を報告 してい る

。

本研 究の実験 条 件の範 囲内で は 顕著な飽和 現象 を観 察 する ことは で きなか った が

、

こ の点につ い て は今 後の_{検 討 課題}である。 　 図

3

で は実 際に円 軌 道 中に生 じ る 遠 心 力の 加 速 度 に対 する身体 動 揺量 の 関 係 を 示 して い る が

、

視 覚刺 激より純 粋に加 速 度 を抽 出して _{姿 勢 制 御}に利用し て い るの か

、

また は

、

加 速 度を計 算で きる ような情 報 （測度

、

例 えば速 度や曲率 ）を抽出 し

、

姿 勢制 御に 利 用 してい る の か は本 実験では明 ら か で は ない

。

円 軌 道 中 に観 察さ れる視 覚 刺 激の オプティ カ ル フ ロ

ー

の水平 成分は移 動 速 度が増 加 する と大 き くな る が

、

同 時に実際の円軌 道 時の _{遠 心 力}の _{加 速 度 も大 き く}な る か らであ る。 自己 誘 導 運 動 感 覚 と姿 勢 制 御に 関す る 先 行 知見 ［

7

］

，

L15i

の ように映 像 中の オ プテ ィ カル フロ

ー

により生 じ る の 自己誘 導運動 感 覚に より身 体 動揺 が 生 じた と解釈 する ことも可 能である。 視覚刺 激 より加速 度が直接 抽 出され るか

、

ま た は 間接的 に 計

算

され

、

身体 動 揺に加 速 度が純 粋に影 響して い る の か は今 後 直接的 な実験によ り明 らか に したい

。

　

本研 究で用い た視 覚 刺 激は前進 する電車か ら撮 影 さ れた もの であ り、 映 像に含 ま れる オ プ テ ィカ ル フ ロ

ー

は視野の中心 付近では、 直進 時 は等 方性であ り

、

円運 動中 は 非 等 方 性 の 拡 大パ タ

ー

ン で あ る。 Stoffregen ［

15

］は視 覚 刺 激の提 示さ れ る 網膜位 置 と フロ

ー

の搆 造の関係を

姿

勢 制御につ い て調べ

_、

_{網 膜} の 中 心部で は直線フロ

ー

で _{も拡大 型}の フロ

ー

で も身 体 動揺 を引 き起こ_すこ とを報 告 して い る

。

本研 究で 用い た映像で円運 動 中の非等 方性の パ タ

ー

ンは等 方 性の拡 大型フロ

ー

と直線フロ

ー

_（

遠 心力の方 向 ）の 成分が足し合わ され た もので あ り

、

後者の フ ロ

ー

に より前額 平衡面 に平 行な方 向の身 体動 揺 が 生 じ た と 考 える こと がで き る

。

　

先に著 者ら

_［

16

］は 本研 究と同じ実験

条件

で 実 写 映 像全体を画 面の 中心を軸に して

0〜13．

86 度左 ま た は 右 に 回転させた と きの _身体動 揺は

、

実 写 映 像の 回 転 角に対 して系 統 的な違い は ない が

、

円軌 道の 曲 率 半 径 に は依 存 する傾 向が あるこ と を報 告した。 こ れ は、

姿

勢 制 御におい て視覚情 報の時 間 的 に変 化 する成 分 が主に利 用 され る こ と を 示

唆

して おり

、

本 研 究で得 ら れ た映 像中の オブティ カ ル フロ

ー

の速 度の水 平 成 分と身 体 動 揺の _変化 速度の間に は相関が あるとい う 結 果 （図

4

）と

一

_致して い る。 Lestienne ら［7］の 実

験 結 果で もmoving 　 visual 　 scene の速 度の対 数に身 体 動 揺 量が比 例するこ とを報告 してい る。 しか し、

先に述べ た よ

う

に この 関係は視 覚 刺 激の振 動 周 波 数

が低い 場 合に成 り立ち

、

周 波 数が高 くな る と身 体 動

揺 量 は視 覚 刺 激の振 幅の増 加 に対し て飽和 現象が 生 じる ［

14

］。 高周波数の場 合

、

前 庭器

官

か らの情 報や

日本バ

ー

チャル _{リ ア リ テ ィ}学 会 論 文 集Vel

．

2

_，

　No

．

1

，

1997 体 性 感 覚の_{情 報 ［}

17

_］が 優位に働 くことにより 身体 動 揺の_{増 加}が抑制 さ れ る た めである［14 ］。 　定 速 状 態の移 動 中には視 覚 情 報だけが自己 運 動 知 覚の 手 が か り と なっ てい る。 こ の 意 味で視覚は 運動 感 覚 的 機 能 を持つ _と言え_る

。

_{仮 想 空 間に おい て移 動} 感 覚 （自己の 運 動 感覚 ）を提 供するた めには定速状 態以外の 場 合 も存在 す る が

、

視覚 情報が 自 己の 運動 感 覚に 及 ぼ す 影 響 は

Lee

　 and　

Aronson

［

3

］や

Lishman

aud　

Lee

［

13

］の報 告

、

そ して視覚情 報が自己 運 動 知 覚の 手 が か り と して提 供 さ れ た環 境ドで は姿 勢 制 御 に視覚情 報 が 優 位 に働 く とい う本 研究の結 果か ら

、

自己受容 器 系 か らの 情 報 よりも 大 きい と言える。

5 ．

ま と め

　

視 覚 情報と前 庭系 情 報との間に常に矛 盾が存 在 す る 場 合

、

視覚 情報が優 位に利 用され

、

視 覚 情 報か ら 移 動 す る 座標 系の軌 道パ ラ メ

ー

タを推 定し

、

そ れ に 応 じ た姿 勢制御を行っ てい る こ とが明ら かとなっ た

。

こ のこ と は

、

仮 想空間に おい て

、

視 覚 情 報と前 庭 系 情報との 間に矛盾がある場 合で も

、

ある条 件の 範 囲 内で は移 動 感 覚の 生起に視覚 情 報が有 効に働 くこ と を 示唆する もの で あ る。 　 　 　 謝 辞 　本 研 究で用 い た 映像に関 する情 報 を御 提 供 戴い た 京成 電 鉄株 式 会社 に感 謝い _{た します}

。

_{本研 究の}

一

_部 は科 学 技 術 庁 総 合研究 「人間の _{社 会 的 諸 活 動}の _解 明

・

支 援に関 する基礎 的研究 」お よ び文部 省 科 学研 究費補 助 金 重点 領域 研究 「人工_現実感に関 する基礎 的研 究 」

07244

／

03

に よっ た

。

　　　　　　　　　

参考文 献

［1］A

，

S

．

Edwards

，

”

Body





sway



and





vision

_，

tkJ

．

_Exp

，

Psycho1

_．，

Vo1

．

36

，

pp

．

526

．

535

，

1946

［2 〕K

，

A

．

Turano

，

　

　

G

．

　Dagnelie

　

a］1d

　

S

．

　J

．

Herdman

，

VLsu

，

11stabilization Qf _{posture　in　Persons}

wi しhcentral  visuai  fieldloss

，

”

 Invest

．

Opヒhnlmo1

．

_Vis

．

_Sci

．

＞01

．

37

，

pp

．

1483

・

1492，1995

［3］D

，

N

_．

Lee



and



E

．

Aronson

，



／

JVisual



proprioceP

．

tive　control of standing in］lumaTl infants

_，

卩

’

Percept

_．

＆Psychophys

，

，

Vol

．

15

，

_pp

．

529

．

532

，

1974

［4］吉 澤 達 也

，

近 江 政 雄

，

星 野美 保

，

高 橋 実

，

飯沼俊 哉

，

小 山 田健二

_，

金谷 経

一，”

家 庭 用立体TV によ る視 覚 系 重

心 動 揺の検 討

，

”

VISION

，

Vo1

．

8

，

p79

，

1996

［5］S

，

C

，

P

，

Wong 　　and _B

．

J．

Frost

_，

脚

’

The effect 　of

visual

・

vestibular 　 conflict 　 on　 the　 Latency　of

steady

．

state visually inducedsubjective 　rQta

・

tion

_，

P

’

Percept

．

＆_Psychophys

．

，

Vo1

，

30

_，

_pp

．

228

・

236

_，

1981

［6］G

．

A

．

Melcher 　nnd _V

．

Henn

，

P

「

The 　latency 　〔）f　cir

．

cu ［a「　vection 　during 　different　acceleratiolls

ef theoP ヒokilletlc stimulus

，

”

Vo1

_．

₃₀

_，

_PP

_．

₅₅₂

．

556，

　

1981

［7_］F

_，

L

．

Lestienne

_，

_J．

_F

_．

_Seechting



and



A

．

BerthDz

_，

t

’

_Postural

　　readjust 皿ents _{induced 　　by}Iinear

motIQn ofvisual scenes

，

e

’

_Exp

．

_BrainRes

．

，

＞01

．

Z8

．

_pp

，

363

．

384

，

1977

L8

］廣 瀬 通 孝

，

大 塚 隆 治

，

広 田 光

一

，

／

t モ

ー

シ ョ ン ベ

ー

スを 利 用し た前 庭 感覚 表現に関 する基礎 的研究

，

”

　日本バ

ー

チ ャル リ ア リ テ ィ学 会論 文 集

，

Vol

．

1

，

　pp

，

16

．

22

，

1996 ［9］T

，

Fukuda

_，



’

tpostural

　　behavior 　　and 　　皿otion

sickness

，

”

_{Acta 　Oto}【aryng 〔｝1

，

　SupP1

．

　330

，

　PP

．

9

−

14

_，

1975

［10］二木 隆

，

”

め まい の医 学

，

”

中央 書 院， pp

，

36

．

39

，

上990

［11_］A

_．

Berthoz

_，



_M

_，

_Lacour

_，

_J．

_F

_．

_S〔｝echting

　　

and

P

_．

P

_．

Vida 且

，



”

Therole 　of　vision 　in　the 　con しrol of _{posture 　during 　linear}皿otion

，

’

P_Prog

．

Brain

Res

．

，

　Vo1

．

50

，

　pp

．

197

−

209

，

　1979

［12］W

．

N

．

J

．

C

．

van 　　Asten

，

　　C

．

C

．

A

．

M

．

Gielen　　and J

，

J

．

Denier

van _{der 　Gon}

，

t

’

Postural 　adjustments induced　by　simulated motion of 　differently

structured environments

_，

’

卩

_Exp

．

_{Brain 　　Res}

_．

_，

Vo1

．

73

，

　pp

．

371

．

383

，

　1988

［13］

J．

R

．

Lishman



and

_D．

N

．

Lee

，



”

The



autonomy



of visual _kinaesthesis

_，

P

「

　PercePtion

，

Voi

．

2，

pp

，

287・

294

，

　1973

［14］R

．

J．

Peterka

　　

and



M

．

S

．

Benolken

_，



”

_Role



of somatosensory and vestibular cues 　in　aしte］1uat

．

ing 　visually induced _{human 　postu1}

’

al sway

，

”

Exp

，

BralnRes

_．

_，

Vot

_．

₁₀₅

_，

_pp

_．

₁₀₁

．

₁₁₀

_，

1995

［15］T

，

A

，

Stoffregen

_，



”

_Flowstructure 　　versus retinal iocation in_theoptical 　control 　of

stance

，

’

e_J

．

Exp

_．

　Psychol

．

，

VQ1

，

1正

，

pp

．

554

・

565

，

1985

［16］吉 澤 達 也， 近江政 雄

，

”

Locomoti 。n映 像 観 察 時の視 覚 性 身 体 動 揺

，

VISION

_，

　Vo1

．

8

，

　_pl82

， 1996

［17］S

．

Kotaka

．

　

G

．

A

．

Crolt



and



W

．

Bles

_，



”

Somato

−

sensory ataxia

，

”

_In　W

．

B蓋esand _T

，

Brandt （eds ）

Dis〔）rders of_postureand _gait

，

Etsevier Science

，

　New　York

，

　pp

．

178

・

183

，

　1986

　 　 　 付録

　

図

5A

で示さ れ る 円軌道の曲率 半 径 r と線 路の位 置a は次 式で表さ れ る ような関 係がある

。

こ こで

、

D

は電 車が

、

直線 か ら円 軌 道に入っ た とき_の電車か ら

、

計測点まで の距 離であ り

、

次 式で は定数である。 r2

≡D

： 十 （r

−

a _）2_，



r ≧ a

．

つ ま り

、

r

＝



（

D2

十 a2）／

2a

， となり

、

r とa は図

5B

で表さ れ る ような関係にあ る。 た だ し、

D ；50

の場 合で あ る。 プロ ジェ ク タ画 面上の線 路の位 置

A

は実 際の

線

路の位 置a の_{定 数 倍} であ る か ら

、

r と

A

の間に も同 様 な 関係が成り 立っ て い る

。

吉滞

・

近江

・

鈴 木；_{姿 勢制 御}に及ぼす 視覚刺 激の運動 軌道バ ラ メ

ー

ダの_{影 響} 　

a

円 軌道

B

L 2000 1500 1000 500 　 　0012a345 　 　　　　 　　　 　　　　 　　図 5　 曲 率 半 径と線 路 位 置の関 係

Fig

．

5Relatio ］1　betweeTl　aradius 　of curves 　and adisplacement Df the　orbit

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