ユ歴“
f
: 亨寮量去ノ 詮 第32巻 第6弓.
353〜
360頁 (2005イr
)報 告
持
ち上
げ運 動 制 御 過 程
に
影響
を
及
ぼ
す 物 体
の
大 き
さ
知 覚
と
そ
の
内
部
モ
デ
ル
*森 岡
周
1)#太場
岡
英利
2)片 岡 保 憲
3〕越
智
亮
’
D
八
木 文 雄
5〕要 旨
本 研 究
の目的
は持 ち
k
げ 運動 制 御過 程
に影 響 を 及
ぼす 物 体
の大 きさ 知覚
とそ
の内 部
モ デ ル につ いて検 記
、
する ことである。
健 常 女 性
20
名
を対 象
と し た、
、
大 き さ は異
な る が 重 さ は等
しい一
.
二つ の容 器
伏 と 小1
を用 意
した.大 小 容 器
の持 ち
上 げ は交
彑に行
い,
各
5
試 行
で構 成
し た。持
ち トげ 時
の僧 帽 筋
,
三角筋
,
ヒ腕
顕 筋
,
腕 橈 骨 筋
の活 動
を表 面筋 電 図
により記録
し,
持
ちL
げ 開始
か ら1
秒 間
の積 分 値
を求
め た。
ま た試
行 後
に重
さの違
い,
持
ち 上 げ蔚
の重 さの予 測
につ い て被 験 者
に内 省
を求
め た。
1
試 行
凵:小容 器 持
ち ヒげ時
,
A
群
〔大→
小
)で は ヒ腕 顕 筋
と腕 橈 骨 筋
の活 動
に有
意 な増 加
を認
め た。一
方
,
B
群 (小→ 大) で は 大容 器持
ちL
げ時
に三角 筋
と ヒ腕
.
:頭 筋
の活 動
に有
意 な減
少 を認
め た。
2
〜
5
試行
凵 :A
群,
B
群 と も に試 行
の進 行
に伴
い両者
の差が減
少 した。
1
試 行 後
に小容 器
が重い と判 断
し た者
が殆
どであ り,
大 き さ一
亜 さの錯 覚
が認
められ
た。ま
た,
持 ち
ヒげ 前
では大 容 器 が 重
い と面則
し た者
が殆
どであ り
,
そ
の理由
は大 き
さの違
いに起因
するもの であっ たtt被
験者
は物 体
の大 き さの知覚
と 内部
モデルか ら 小 容 器 が 軽い と予
測 し たが,
一
に観 的 な 重 さの 感 覚フ ィー
ドバ ック によ り,
その予 測 を 修tFlし た ため に,
こ の よう
な 結 果 が 得 ら れ た と考
え ら れ る、
キ
ー
ワー
ド運 動 制 御
,
大き
さ一
重 さの錯 覚
,
内 部
モデル は じ め に日
常
生活
におい て視覚
的,
触
覚 的に弁
別 可 能で使い慣 れてい る 道具
を操 作 す
る と き,
その物 体
の重 さ に該
当 す る力
を朔
則す ること がで き る。
例 え ば,
コ ップ な ど 日常 生 活で よ く使 う 物 体 を 最 初に持 ち ヒげる と き,
重 さに関連
する触 覚 情 撮
がフ ィー
ドバ ッ クさ れ る前
か ら物 体
の重*
Pcrcepτ1ご川 of Objcct Sizc
’
and Interi’
ial NIodel lhal Inllue【1cピ the Contr〔〕1 Prr,cess fけr I」ftingD 畿 央大学健康科学部 理学 療法学科
〔〒635
−
OS32 奈良県北鵠城 郡 広 陵町馬見中42.
2〕Shu M【}rk,kとL
.
RPT,
PhD : Depar しme [n or Physical Thernpy.
Facllhy〔,f ilealrh Scienc’
e,
Kk, UrTiversiL>「
2’愛宕病院リハ ビ リ テ
ー
ショ ン利・
Hiclctc}shi Taba⊂〕kn
,
RPT:Dc/1]artmenL of llehabiliLaLicm.
Atagc〕 Ii〔}spital3〕高 知 大学 た学院 医学 系 研 究 科 医 科 学
,
.
L
・
攻YILsLmori KaLaoka
.
RPT :Medical Sciencc Cご〕ursc,
Kochi M〔・
diual GI.
uduuk /Sし・
h「〕⊂,1VJI「城 大学
リ
ハ
ビリ テー
ショ ン学 部、kira〔,chi
,
RPT:Facuity〔,f R【・
hiibibitati【}n,
Sdj【}h IJnivc…rsiry51高 知 大学 医 学 1稿1
.
xxu
・
1
亅動 神 経 科 学教 室Fumio Yagi
,
PhD:Departmc・
11t(}f Behavioral Nuuroscic/n〔!c,
,
K〔,chlN
,
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受f
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1奪三7Jj I[1・
受1甲Il 2005年モ6∫1
・
1冂1 さ を 予 測 し, 指 先 や ヒ肢 全 体の適 切 な カ を生成 する こ と がで き る 15’。
この予
測 は,
た と え今
ま で 操作
し たこ と の ない 店 先の コ ッ プに おいて も)r∫能であ る。
ま た,
その 物 体 を 見た だけで持 ちL
げの )rfri の 予 測も
11]’
能
であ る、
さ ら に,
その物 体 を自
分白身
が どの よ う な姿 勢
で持
ち 上 げ る か,
片 手で操 作で き る か,
あ るい は 両 手 を 使 用 すべ き か な ど とい っ た 脳 内での表 象 や 運 動 イメー
ジ 61 の形成 も
叮能
で あ る。
これ はヒ トが普 段
の 囗常 生 活
で使
い慣
れてい る物 体 か ら獲得
した内
部モ デ ル71C]) を 選 択 する た め に視覚
情報
を 川い てい る こ とを意 味
し てい る/
t つま
り
,
大 き
さ一
重
さの関係
に基
づく内 部
モ デ ルを用
いて,
予め物 体の重 さに対 し てフ ィー
ドフ ォ ワー
ド に適 当 な 力 や 必要
な筋 収 縮
量 を 用意
し て いる可能 性
を暗 示
し てい る、
,Gordon
ら 41 は,
H
常
生活
におけ
る道 具
の持 ち
h
げ
は,
過去
の経 験
に よ る記 憶
に基
づいて行
わ れ ていると
し,
この内
部モ デ ル は大 き さ などの視 覚 情 報が過 去の経 験と とも
に運動
プログ ラ ムに統 合
さ れる こと によっ て形 成
さ れ る と し てい る。
す なわち,
内
部モ デル は学 習に よっ て獲 得
され る記憶
であ
る と考 え
ら れ ている 1v。
・
方
,
物 体
の大 き
さ に応
じ た市
さのF
測 を誤
っ た とき
354 埋 学 療 法 学 第32巻 第6弓
・
は
,
上肢
のカ あ
るい は筋 収
縮 に 誤差
が 発 生 す る た め に,
う ま く操 作
が でき
ない場 合
が 生 じ る。
こ れ に相 当す
る現
象
とし て大 き さ一
重 さの錯 覚 (size−
weightillusion
) が挙 げ
ら れ る。
こ の大 き
さ一
重
さの錯 覚は100
年
以 上 前 か ら知
ら れて い る知 覚 現 象
12♪ であ
る。例 え
ば,
同 じ重
さ で大 き さが違 う物 体 を持 ち
上げる とき,
小 さい 方 が 重い と 感 じる 13−
15〕に も 関わ らず
,
大 き
な物 体
に対 して大 き な力
を発 揮
し,
小 さな 物 体
に対 し
て は小
さな カ を発 揮
し て し まう
4}16m。
実
は こ れ らの 実 験4}16〕17} は,
どれ も 軽 量の小箱
の掴
み と持
ち 上げ 課
題であ り,
よ り重い と感 じた 小 さ な小 箱
に対
して,
小 さな 力 を発 揮
した結 果 を解
釈
す る と,
こ の随 意 運動
の制 御
に関
し て は,
あ く
までも
運 動 イメー
ジや 内 部 に 蓄 え ら れ た 記 憶,
す な わ ち 内部
モ デルに 基づいた もので, 体 性 感 覚 野 を介
す る感 覚
の直 接
的
フ ィー
ドバ ック は 必ず
しも
必要
でない 18) こと を示 唆
してい る。
し た がっ て,
リー
チングにお ける弾 道 運動 後
のす
ば やい掴 み 運動
制御
と考
え ら れ,
あ くま
でも
フ ィー
ドフ ォ ワー
ド制 御
の みで行 為
が 達 成 さ れ たこと が考
え ら れ る。
し か し な が ら,
よ り大 き な 物 体の持 ち 上 げで,
持
ち
L
げ速 度
が 必 然 的 に 遅 く な る 場 合 は, その過 程の最 中
に物 体
の重
さ につ いての意
識19)が牛
じ るこ と,
す な わ ちフ ィー
ドバ ッ ク制 御 が 追 加 さ れ るこ と が 推 測 さ れ る。
運 動
が 上達 す
ること
は,意
識 的 な 運 動 学習
を 通 して運動 制 御
の精 度 を
lt
げ
るこ とであ る。
な かで も 上 肢 は 道 具 を滑
らかに操 作 す
るため に存 在
してい る身 体
とい っ て も過 言
で はな く
,
理学 療 法
に おい て,
その 円 滑 な 運 動 制 御を患 者
に学 習
させ る た め に は,
こ の内
部モデルの生 成 を求
め る必 要
があ
る。
あ るい は,
正 確 な 運 動 を 制 御で き な い患 者
に対
して は,
フィー
ドバ ッ ク 情 報 を 用いて内部
モ デ ルが 更新
2ω さ れ る よう
に 理学 療 法
プログラム を構 築
す
べき
である。
こう
した認 知 的 な 運 動 制 御 や 運 動 学 習 に関 す
る基 礎 科 学
に基
づいた リハ ビリ テー
ショ ンを 求 め る動
き が最
近になっ て盛 ん にな
っ てき
た 21) 。 しか し,
理 学療 法
学においては その制御
過 程に迫っ た研 究
は極
め て 少 ない。
そ こ で
本 研 究
では,
視 覚
に よ る物体
の大 き さか ら想起
で き る 重 さの知 覚 と経
験に基づい た 運動 記憶
に よ る重さ につ い ての内部
モ デル が,
その物 体
を持
ち 上げ
るため に 必 要 な筋
活 動 量 を予
測 す る が,
重 さ に対
す る 主観 的 な感
覚
フ ィー
ドバ ッ ク に よっ て筋 活 動
量 が 即 座 に調
整 さ れ,
内
部モデルが 更 新 さ れ る といっ た・
連の運 動 制 御 過 程
に つ い て,
大 き
さ は異
な る が等
しい重
さの.
二つの容 器 を 持 ちL
げる課題
を用
いて検 証す
る。
方
法
1
.
被 験 者
18
〜
26
歳
の健 常 女 性
20
名
を被
験者
と し た。
その詳 細
は,
平 均 年 齢
20,
2
±2.
3
歳 , 平 均身
長156
.
9
±2
.
8cm
,
平 均 体 重
5
ユ.
2
±3
.
5kg
であ
った
。 いず
れの被 験 者 も本 実
験 課 題 遂 行
に攴 障
とな
る視 力
や上 肢
運動 機 能
の異 常
は見
ら れ な かっ た。
なお,
す
べ て の被 験 者
に対 して,
本 実 験 の説 明
を行
い,
参 加
の同 意 を得
た/
t2
.
手 順大 き さの
異
な る2
種 類
の容 器
を用 意
し た。容 器
の大 き
さ は,
小 :直 径
23
.
Ocm
×高
さ21
.
Ocm
,
重 量
400
.
Og
,
大 :直 径31
,
0cm
× 高 さ28
.
5cm
,
重 量800
.
Og
であっ た。 な お,
こ の容 器
は 日常
生活
で頻 繁
に使 川 さ
れるプ ラス テ ィ ッ ク 製のバ ケツを 加 ⊥ した もの であ り,
色 は薄
灰 色で あっ た。
容 器の総 重 量 は 鉛 (1
本400
,
0g
) を 用い て両者
を 同 量に し,
その重
量は被
験者
の 体 重の約 10%と し た。
な
お,
力
が均 等
に加
わ る よう
に鉛
は布
で包
み,
バケツ中心
に円状 (
直 径
20
.
Ocm
)
に 設 置 し た。
容 器 内 が 見 え な い よう
に蓋 を被
せ,
容
器の 大 き さと色
以 外の 視 覚 人 力 を与 え な
い よう
に周
辺環 境 を
配慮
し た。
小 容 器 下 に 高 さ7
.
5cm
の加
工 した箱
を 置 き,
両 方の握 り 手の 高 さ を 統一
した。ま
た,
体 幹
運動
が起
こら ない よ う に 容 器の握 り手
中
心に紐
を結
び,
そ
の紐
の最
L
部
にプ ラスティッ ク製
で握 り幅
12
,
0cm
の握 り手
を新
た に取 り付
けた。
被 験
者
は容 器
の前
に 疏 ち,
両方
の容
器の大 き さ を 判 断 し た後
,
容 器
か ら15cm
離
れ た位 置
に足 尖 を 合
わ せ,
利 き 手で握 り手 を軽 く把 握
し た,
そ の把握
の際,
肘 関 節 角 度 は30
°
屈
曲 位,
前
腕 はgoc
回外 位
になるよう
に握 り手
か ら容 器
まで を 連結
して い る紐
の長
さ を調整
した。な
お,
後
述す
る手 掌
に取 り付
けたNorswitch
H
(Noraxon
社 製・
EM
一
ユ34
)
に握
り手
を接 触
さ せな
い よう
に把 握 を指
示
し た。
足 位
は閉脚 位 を維 持
させ,
両足 内
側縁
が接 触
し た位 置
の延長線
H
が容 器
の巾心
と なる よう
に 立つ よう
に 指 示 し た (図1
)。
持 ち 上 げ 運
動
は肘 関 節
30u
屈 曲位
か ら約
90D
ま
で約
2
秒
で行
わ せ,
その後,
1
秒 間 その位 置で保 持 させ,
測定
者
の合
図に よっ て容 器 を 降ろさせ た。
な お,
電 子メ トロ ノー
ム (YAMAHA
ME −
200
, テ ンポ :30
回〆分
) を利
用
し て,
実 際
に握 り手 を握
らず
,
す な わ ち,
容 器
を持
ち 上 げ ない肘 関 節 屈 曲 運 動 (肘 関 節 屈 曲30D
→90
“
) をユ0
回練 習
させ た。被 験 者
に は常
に 滑 ら か な 動 き で一
定
の速度
で持 ち
ヒげ
ること,
持 ち
上 げ に 際 し握
り手
は 不自
然に握 り締
めな
い こと,
手
関節 を
中 間位
に維
持 す ることの指示 を 与 え
,
あく
ま でも
肘 関節
屈 曲 運 動 にて持 ち 上 げ る よ う に 心掛
け さ せ た。大 容 器の 持 ち
h
げ 後,
小容 器
の持
ちL
げ (大→
小 )をA
群,
小容 器
の持
ちE
げ後
,
大 容 器
の持 ち
ヒげ
(小
→
大)
をB
群 に各
々10
名
ずつ 配置
し た。 いず
れの被 験 者 も大
小容
器の交
互 持 ち 上 げ を1
試 行
と し,
課 題
は5
試 行
で構
成 し
た。な
お,
大 き
さ と重
さ に 関す
る情 報
は 被 験 者には一
切 ’ ♪持ち
L
げ 運動制御過 程 に影響 を 及 ぼ す物 体の大き さ知 覚と その内 部モ デ ル 355丁
鵬 諺譲
回
矗
図1
持 ちトげ運動 課 題の模 式 図 え ず, そ れらの手 がか りとなる測定
者か らの助
言や被 験
者
間の情 報 交換
は禁止
し た。ま
た実 験 中
,
手 掌
の発 汗
の影 響 を最 小
限 にす
る ため室 内
は約
20
℃に維 持
し た。
1
試 行 から2
試 行
まで の イ ン ター
バ ルは,
後
述す
る被
験者
の内 省
を 記 述す
る た め に約
5
分 間
と し,
2
.
試 行 か
ら5
試
行 ま
でのイ
ンター
バルは設 け な
かっ た。3.
デー
タ収 録
筋
竃図
の測 定
に はMyoSysteml200
(Noraxon
社 製)
を
川いた、表 面 電 極 貼 付 部 位
は,
利
き 腕の僧 帽
筋 上部
線維
,
.
.
こ角 筋 中部 線 維
,
ヒ腕
1頭 筋
,
腕橈 骨 筋
の4
筋
の 筋腹 部
と した。
電 極
はペー
ス ト付
デ ィスポー
サ ブル を 用い,
卜分
な皮 膚
処 理後
に貼
付 し,
双 極 誘 導に て筋 放 電 を 導 出 し た な お,
アー
ス竃極
は肘
頭 に貼 付
した。
ま た, 容 器 の離 床
の タ イ ミン グ を 見 る た め に,
壬掌
〔第
;中手 骨 末
端) にNorswitch
を取 り付 け た。
Norswitch
は,
外 部 入カ
ボー
ドNorBNC
(Norxon
社 製・
EMI35
)を介
し筋 電
計 と 同 期 させ た
。
・
方,
1試 行後
と5
試 行 後
に「
容 器
の重さ に違い を 感 じま
したか (違
いがあ
っ たグ)な
ら ど ち らが 重 かっ たです か)」
,
「
持 ち
上げ
る前
に重
さ に違
いが あると 思い ま した か(ど ち ら が 重い と思い ま した か
月
,
ま
た,
「
なぜ そ の よう
に思い まし た か」
の質 問
を与
え,
被
験者
に内省
を求
め た。
4
.
デー
タ分 析
デ
ー
タ の解 析
に は,
MyQResearch2
.
H
を使
用 し,
電 極 か ら導 出
さ れた アナログ信 号
をA
/D
変換
,
な ら びに サンプ リン グ周 波 数1000Hz に てパー
ソナル コ ンピュー
タ に 取 り込
ん だ、
.
全 波 整 流
,
な らびに’
F
滑 化 を行
い,
握
り手
がNorswitch
に接 触
した後
の持 ち
L
げ 最 初
の ユ秒 間
の積 分
f
直
(IEMG
)を求
め たtt さ ら に被 験 者
に最
大等 尺
性 収 縮 を行
わ せ,
その1
秒 問
のIEMG
を求
め,
そ
の値
を100
% とし て IE規化 (
%IEMG
> し た、
SPSS
l2
.
OJ
for
Windows
を使
用 し,
対
応の あ る平
均値
の差の検 定 (
paired t−
test) をJil
いて,
大容
器 と 小 容 器 持 ち 上 げ 時の各
筋の%IEMG
の 値 を 統 計 処 理 し た/
tな
お,
検 定
は両 側検 定
と し,
有 意水 準
は5
%未 満
と し た。
ま た
,
本
運 動 課 題の 、}働作 筋
で あ る 上腕
二頭 筋
の %IEMG
の 時 間 分 析 を 試 み た。
その 実 際は 1試 行 時 およ び5
試 行 時
の持
ち 上 げ開
始 か ら0
.
05
秒ご とに1
.
00
秒
まで計
20
箇 所 にマー
カー
を 入 れ,
各
々 のO.
05
秒
間の%IEMG
を 抽 出 し,
その平 均 値 を 川い て グ ラフ化 し た、
結
果
1
.
1
試 行 時の%IEMG
小
容
器の持
ち上げ 時
の %IEMG
にA
群で はE
腕
.
二頭
筋 と腕 橈 骨 筋
に有 意 な 増 加 が 認
め ら れ た(
p
<0
,
05
)、,
一
方
,
B
群
で は大 容 器
の持
ちL
げ 時
の%IEMG
値
にr
角
筋 中 部 線 維
と 上腕
.
二頭筋
に有
意 な 減 少 (p
<O
.
05
) が 認 め ら れ た (表
1
)、2
.
1
試 行 後の 内 省 報 告「
容
器の 重 さ に 違い を 感 じ ま し た か 」 とい う 問い に 対 して,
小 さい方
が 重い と 判 断 (回箸
) し た者
が14
名
(A
群8
名,
B
群6
名 ),
等 しい と 判 断 し た 者 が6
名 (A
群
2
名
,
B
群4
名
) で あ り,
大 きい 方 が 重い と 判 断 し た者
はい な かっ た、一
方
,
「
持 ちL
げ る前
に重
さ に違
い が あ る と思い ま し た か 」 とい う問い に 対.
して,
大 きい方
が 重い と 判 断 し た 者 が13
名 (A
群8
名
,
B
群5
名
),
等
し い と判 断
し た者
が5 名
(A
群
1
名
,
B
群
4
名
),
何 も考 え
ていなか っ た と回答
した者
が2
名
(A
群1
名
,
B
群1
名
) で小 さ
い方 が重
い と判 断
し た者
はいな
かっ た。大 き
い方
が重
い と判 断
し た 理由
は「
大き
さの違
い」
によるも
のがす
べ て で,
同
じ重 さである と判 断
し た 理由
は「
容 器
内 が 空であると思
っ た」
という も
の であっ た,
356 理学 療 法 学 第32巻 第6号 表1 1試 行 時の%IEMG の比較 (小容器 vs
.
大容器 ) Mean ±SD
表22〜
5試 行 時の%IEMG 値の比 較 (小 容 器 vs.
大 容 器 )2nd
Mean ±SD
Agroup
Muscles
largesmall
difference
pNo
.
Musdes
Agroup
large
smallBgrouP
large
smatl Trapezius 15.
5± 7.
O l6.
0± 4.
9 0.
5 0,
78 7/10Deltoid
20
.
2
±13
.
523
,
3
±13
.
5
3
.
1
0
.
止8
7
/10
Bicepsbrach
且44.
1± 21.
152
,
6± 1&2
8
.
50
.
002*10
/10
Brachioradiahs 43.
5± 13,
4 49.
2± ヨ6.
0 5.
70
.
04
* 8〆10 Trapezius 16.
0± 5、
2 16.
1± 6.
O l4.
里± 5.
3 14,
1± 6.
6Delt
〔}id
21
.
3
±ll
ユ23
.
3
±ll
.
5
20
.
3
±8
,
6
24
,
4
±9
.
7
#BLceps
brachi 46
.
2
±19
.
3
48.
2
±19,
9
#44
.
2 ± 129458 ± 13
.
6
Brachiorad
[alis46
.
4
±14
.
7
47
ユ±12
.
4
46
.
0
± ]4
.
3
48
.
0
±14
,
1
Bgroup3rd
Muscles
largesmall
difference
pNo
、
Trapezius
l52
±7
.
0
15
.
5
±7
.
3
0
.
3
0
.
70
7
/10Deltoid
21
,
9
±14
.
026
.
4
±18
.
9
4
,
5
0
.
04
*8flO
Biceps brachi 47.
6± 15.
152.
2± 14.
94
.
60
.
02*9!10 Brachioradialls 43
.
4± 17.
4 45.
1± 14.
2 1.
7 0.
52 8.
f10 MusclesAgroup
large
small BgroupIarge
smaUAgroup
:large
→
smalLB
group :smal1→
large
,
large
:大 容器 持 ち 上 げ 時の%
IEMG
(% ),
small :小 容 器 持 ち 上 げ 時の%IEMG (% )
,
difference
l largeと small の 差,
p : p−
value.
No
,
:small の%IEMG が 増 加 した被 験 者 数.
Trapezius
brachi
: * p<0
.
05
.
Trapezius l6.
4±6
.
7 16.
2± 6.
8
14.
3
士 6.
9
13.
5
± 7ユDeltoid
23
.
9
±12
.
9
25
.
2
±14
.
5
23
.
1
±12
.
0
23
.
8
±13
.
9
Biceps brachi 47、
1± 21.
1 47.
7±19.
7 46.
8± 12.
7 48.
9± 15.
3Brachioradialis
45
.
5
±17
.
0
49
.
9
±14
.
2
49
.
1
±19
.
5
49
.
6
±14
.
9
4th
:僧 帽 筋 上 部 線 維
,
Deltoid
:三角 筋 中 部線 維,
Biceps
上 腕二頭 筋,
Brachioradialis
:腕 橈 骨筋.
3
.
2〜
5
試 行 時の%IEMG MusclesAgroup
large
smalt
Bgroup
large
sman
Trapezius
l6
、
4
±69
16
.
2
±6
.
8
12
.
4
±6
.
1
12
.
8
±7
.
9
Deltoid
23.
8± ll.
2 22.
8± 10.
1 22.
3± 12,
7 23,
7± 13,
9Biceps
brachi
45
.
5
±182
47
ユ±19
.
0
48
.
7± 15.
5 50.
5± 13.
6
BrachioradiaLis 49.
3
± 14A502
± 12.
4 48.
2± 13.
3
48.
9
±11
.
5
A
群
で は2
試 行
目の上腕
二頭 筋
,
B
群
で は2
試 行
目の 三角 筋
に有 意 差 が 認 め られ た が
,
そ
の他 は 有 意差 が 認
め ら れず
,
試 行
の進 行
に伴
っ て両者
の差
は減 少
した(
表
2
>
。5th
Musctes
Agroup
large
smallBgroup
large
smal ]4
.
5試 行 後
の内 省 報 告
5
試 行 後
に 小容
器 が重
い と判断
した者
がユ4
名 (
A
群
6
名
,B
群
8
名
),
等
しいと判 断
し た者
が5
名 (
A
群
3
名
,B
群
2
名 )
,
大 容 器
が重
いと判 断
し た者
は1
名
(A
群
) で あっ た。
5
.
1
試 行 時
お よ び5
試 行 時
の上腕
二頭筋
の %IEMG
の 変 化1
試 行
時 :両群
とも
に持
ち 上 げ 開 始 か ら0.
05
秒 間の%IEMG
で は,
小 容 器 持 ち上 げ時
が低 値 を示
し た が,
開始
後0
.
25秒 か らO
.
30
秒 までの 聞で は,
小 容 器 持 ち上 げ 時 が 高 値 を 示 し た。
5
試行
時 :開 始後
O.
05
秒 間 で は,
小 容 器 持 ち 上 げ 時 が低 値
で あっ た が,
その後
は 大 き な差
異 が み ら れ な かっ た(
図2
)
。
考
察実験 結
果か ら,
同じ重
量であり
なが らも大 容
器よ り小
容 器
の持
ち 上 げ時
に おいて筋活動
が大
きく発
揮
さ れ る こ と が判
明 した。
ま た,
被 験 者
の内 省
か ら,
小 容 器
が主 観
的に重いと 判 断 さ れ た。一
方,
容 器の持 ち 上 げの順 序 に は 全く影 響
さ れ ない こ とも
判 明 し た。
従 来
, 二つ の物 体
の材質
と重 量 が 同 じ と き,
小 さ な物 体
は大 き
な物 体
より
重い と判 断 さ れ る 大 き さ一
重
さの錯 覚
が 生 じる。
したがTrapezius
l7
,
1±9
,
216
.
5±7
,
813
,
8±7
.
414
.
2±8
.
O Deltoid 22.
7± ll.
7 21.
9± 10.
9 23.
7± 12.
4 24.
3
± 13.
4 Biceps brachi 45.
1± 15.
9 46.
3± 17.
1 48.
4± 12.
5
48.
4± 13.
8
Brachiorad
[alis49
.
5
±17
.
6
48
.
9
±15
.
8
49
.
9
±14
.
6
50
.
7
±10
,
0
Agroup :large→ smalL B greup :srna ]
1
→
large
,
large
:大 容 器 持 ち上げ 時の %IEMG 値 (% ),
small :小 容 器 持 ち上げ 時 の %IEMG
値 (% ),
Trapezius
:僧 帽 筋E
部 線 維,
Deltoid
:三角 筋中部 線 維
,
Biceps
brachi
:上腕二頭筋,
Brachioradialis
:腕橈 骨 筋
.
# P<0
.
05.
っ て, 重 量知 覚
は 必 ず し も 実 際の物 理 的 な 重 さ と一
致 し ていな
い。
これ まで 大 き さ一
重 さの 錯 覚は,
予 測 している 重 さと 実 際 に 物体
を触
っ た後
の体 性 感覚
情 報 が 異 な る と き に 起 こる22−
24),
あ るい は重
さに関 して 見 か け と 実 際の感覚
入力
の ミ スマ ッ チ 25−
27〕 とさ れて き た。
し か し,
最 近,
Flanagan
ら】6} は極
め て軽 量
の物 体 を把 持
し て持 ち
上 げる
作 業 中
の掴
み力 (
grip
force
)
と持 ち
上げ 力
(load
force
) を 同時
に測定 す
る こ と で,
こ れ ら 二つ が 同期
し ている ことを 見 出
し, ヒ トは内部
モ デルを用
いて力 を
予測
し,
物 体
の持 ち上 げ運 動
の制 御 を行
っ ていること を示
し た。
物 体 を持 ち
上げ
る時
,
中枢 神 経 系
の内部 前 向 き
モ デル に基
づき対 象
の感 覚
フ ィー
ドバ ッ ク量
の 予測
が行
わ れ る。 こ の予測
は遠 心 性
コ ピー
28) や随 伴 発 射
29)と呼
ば持 ち
lt
げ運動 制 御過程に影響
を 及 ぼ す物 体の大 きさ 知 覚とその内部モ デ ル357
% 1°°[
80604020O O.
05一
Lar伊_
ima]1 % ’i
;
F6040200
一
Large−
Smatt Teo80604020 % O o.
05 0[
DOA 1.
00soc loo80 60一
翫nutl 4e20 % D.
e5 0.
50 B 1.
00SeL’
rt・
−Wh
−
lage−
Sma11 05DC 1.
oesec・
0.
50 D LOOsec 図2 1試行 時お よ び5試 行 時の ヒ腕二頭 筋の%
IEMG
の 変 化 持 ち 上 げ運 動の主動 作 筋で あ る 上 腕二頭 筋の%IEMG の平 均 値の変 化 (持 ち上 げ 開 始 か ら1
.
00
秒 ま で ),
A
;Agroup
の 1試行 時.
B
:Bgroup
の1
試 行時.
A
,
B
共 に 持 ち 上げ 開 始か ら0.
05秒の間で はsmall (小 容器 )持ち 上 げ 時 が 低 値 を 示 し た が,
0.
20一
O.
25秒 の間ではLarge
(大 容器 ) 持 ち 上 げ 時 よ り も small 持ち 上げ 時が高値 を 示してい る.
C
:Agroup
の5
試行 時.
D
:Bgroup
の 5試 行 時.
開始か ら0
.
05
秒間 で は small 持ち ヒげ 時が低値であっ たが,
その後 は 大 き な差 異が認め ら れ ない.
れ
,
これ が実 際
の感 覚
フ ィー
ドバ ック と 比較 照 合
さ れ,
重 さが 判 定 され
る。Gordon
ら 5} は,
視 覚情 報
か ら大 き い物 体
は重
い という
過去
の経 験 に よっ て得 ら れ た 記憶
に基
づき
,
大 き
な物 体 を掴
む 際 , よ り 大 き な掴
み力
を発 揮
す
る ことを明 ら
か に し,
こ の瞬
時の運動
制御
の中枢
は小
脳
であ
る と した。
ま た,
等 しい重 量の大 き な箱
と小
さ な箱 を掴
み 上 げ る 時の掴 み力
と持
ち 上げ 力
が測 定 さ れ
た結
果
,
大 き
さ一
重
さの錯覚
が 認 め ら れて い ても
,
大 き
な箱
を 掴 み 上 げ る 時 が,
よ り 大 き な力
を 発揮
して いる 16)。 この結 果 は 川 合 らの報 告
17)と一
致
して い る。 これ は視
覚 情 報
か ら 大 き な箱
が 小 さ な箱
より も重
い と予 測 し,
そ れ に 対 応 し た 筋 出 力 が 発揮
さ れ た ため と考 え
られて い る。
し か し な が ら,
これ らいく
つか
の実 験
に用
い ら れ た 物体
の重 さ は55
〜
830g
と本 実 験
よ りも極
め て軽 く,
新 た な 運 動単
位 が動 員
さ れる前
に掴
み 上げ 行 為
が達 成
し て し ま う た め に,
あ くま
でも
フ ィー
ド
ブt ワー
ド制御
の みで操作
で き たこと が推 測
さ れ る。一
方,
本 実 験 結果
で は,
小容 器
の持 ち
上げ 時
に筋 活動
量の増 加
を認
め た。 これ は外 部 視 覚 情 報
と内 部
モデルか ら,
被 験者
は 小容 器
の重さ が軽
い と 予 測 したが,
主 観
的 な 重 さの 感 覚フ ィー
ドバ ッ ク情 報
との 間に誤差
が 生 じ, そ れ が 小脳
を中 心
と し た中 枢 神 経 系
で比 較 照 合 (
フ ィー
ドバ ッ ク誤
差学 習
モ デ ル)30.
33) さ れ,
持
ち 上 げ 課 題 達 成のた めに新
た な 運動 単 位
の動 員
が図られる こ とに よっ て修
正 さ れ たこと が考 え
られ
る。 し た がっ て,
被験 者
の小 容 器 が 重
いと
いう内省
か らも
,
持
ち 上 げ 運動 時
の上肢
筋 活 動 量
は,
物 体
の大 き さの知 覚 と過 去の 経 験 と記 憶に よっ て生成
され た内 部
モ デ ルによっ て予
測 さ れ た が,
内
的 な意 識
であ
る「
重
い」 と
いう主 観
的 な感
覚 情報
の フ ィー
ドバ ッ ク に よ り,
即 座 に 筋 活 動 が 修 正 され るこ とが 明 らか になっ た、
これ は, 持 ち 上 げ 運動
の 主動 作 筋
と して作 用 す
る上 腕
二頭筋
の%IEMG
の変化
を示
し た図
2
か らも
断定
す ること が で き る。
す な わ ち,
持 ち 上げ 開始 直 後
で は, 小 容 器 持 ち 上げ 時
の %IEMG
が大 容 器
のそ れ
に 比べ低
い が,
時 間 と 共 に その増 加
は顕 著
とな り
,
途 中
で 逆 転 してい る とい う 結 果で ある。
Libet
ら34)は感 覚 情
報 が体 性 感 覚 野
に到 達 す
るま
で にはO
.
1
秒 か か り
,
そ
れ が皮
質
内
過 程 を経 由
して意 識
に 至 るま
で には0
.
3
秒 程 度
か か るこ と を 明 ら かに し た。
本 結 果
に おい ても
O
.
05
秒
の時 点 で は 過去
の記憶
に基づく内
部
モ デ ル に よっ て,
大
きい容 器の持 ち 上 げ時
の筋 活 動
が大 き
かっ た が,
O
.
25
秒
の 時 点でそ れ は 逆 転 し た。
これ は 大 き さ一
重さ の錯 覚
に よっ て 重 さの 意識
が 生 じ,
フ ィー
ドバ ッ ク に基
づ いて筋
活 動
が修
正 さ れ た こ と が考
え ら れ る。一
方,
試 行の進 行に伴
い,
両容 器 持
ち 上げ時
の筋 活 動
量 が…
致,
あ るいは筋 活 動
の修
正の ス ピー
ド
が速 くな
る 傾向
を 認 め た こ と は,
正確 な
重 さ を筋 感覚
で知 覚 し
,
学
習 し たこと が考
え ら れる。
しかしな
が ら,
筋 活 動 量
が一
致 し は じ め た にも 関
わ らず
,
大 き さ
一
重
さの錯 覚
が残 存
し た者
が殆
どで あっ た。前 出
のFlanagan
ら 16♪も大 き
358
理学 療 法学第
32
巻 第6号 さ一
重 さの錯 覚
は掴
み.
ヒげ
の試 行 を繰 り返
し た後
,
掴
み力
が 同一
に なっ て も残 存
してい る こと か ら,
さら に ヒ位
の 認 知 レベ ル で起 こっ て い る と考 察
して い る。 こ れ は,
絶 対
尺度
評仙
法 を 用いた 心 理 実 験で も同
じ結 果
であ り
,
純 粋
に知 覚 的
,
認知
的 な 過 程 と 感覚
運動 的過 程
は別物
であ
る35.
)こ と を 示 し てい る。
そ して こ の事 実
は,
小
さな
物 体
は軽
い という
意 味 的 な 知 識 (semanticknowledgc
)35) や概 念 推 進
型 処 理25)に お け る 文 脈 に よっ て得
ら れ た心
像37〕が 重 さの知 覚 に 影 響 を 及 ぼ すこ と を 示 唆 してい る。
内 部
モ デ ル は,も
とも
と速
く正確
な 運動 制 御
メカニ ズ ムを理 解 す
る ヒで提 案
さ れ た 概 念 で は あ る。
しか し現 在
は,
人問
の高次 認 知 機 能
に至 る までの広い領 域 に お け る 重 要 な 概 念へ と発展
してい る 川 。 し たがっ て , 意 味 的 な知 識
といっ た認 知 機 能 も内 部
モ デ ル の範 疇
と す る な ら ば,
本
実験
におけ
る5
試 行 時
のO
.
05
秒
の 時 点 で,
大 容 器 によ り 大 き な 筋 収 縮 を引
き 起こ し た ことは,
筋 感
覚の 調 整のみで内部
モ デ ルが更 新 さ
れ た とは断 定
でき
ない。
こ れに関 して は,
視 覚
入力
を除
い た実
験モ デル を 用いて明 ら か に すべ きであろう。
物
体
を 持 ち 上 げ る作 業
は,
そ
の大 き さ
や重 さ
,
また
そ れを行 う
の に適 し た 姿 勢や持 ち 上 げる速さな ど を脳
で認 識 し た 上 で 行 わ れ る。
そ して,
持 ち 上 げる物 体
の大き
さ や重
さ を 正 し く認 識, す な わ ち 重 さの知 識
がな け
れ ば,
そ
れ に対 す
る姿 勢 を
と ることや,
筋活 動
が 正 しく行
われ ない た め に,
不 適 切 な 反 射 作 用に よる異 常 な 筋緊
張 を引
き起
こし,痛
み を生
ず
る という知覚 的
な原 因
に よ る腰 痛
発 生
の可能 性 も
示唆
さ れてい る38〕。
こ のよう
に,
今 後
,
物 体
の大 き さ と 重 さの 関 係 に よっ て,
力 学 的の み ならず知 覚 的 な 観 点
か ら,
腰痛
の 発 生 原 因 を 明 らか に す ることが
でき
る かも
し れな
い。
本
研
究に よっ て,
物 体
の大 き さ 知覚
と過 去の 経 験 に よ っ て得
ら れ た内部
モ デルが
上肢
の持 ち
.
ヒげ
運動 制 御
に お け る筋 活 動
量の予測
に影 響
を与 え
ている こと と,
主 観 的
な重
さの感 覚
によ り筋 収 縮 が修
正 され る,
す
なわち
,
フ ィー
ドフ ォワー
ドとフ ィー
ドバ ッ ク の両 方
の過 程
が明
ら か に さ れ た。
しか し な が ら,
実 際
に脳 内
の空 間 的 な処 理
過 程や,
その処 理 過程
に お ける時
間性
が解 決
すべ き 問 題 として残 る。
今 後
は脳
の 運動 準 備 電 位
の導 出
が必 要
であ
ると考 え
てい る。
さ ら に, 意 味 的 な 知 識 が 重 さ を改 変 す
るのであ
れ ば,
物 体
の大 き さ 以外
に も 形につ い て の手
が かり
39M ω や色
,
素 材
など に対 して個 人 が 持つ 共感 覚
メ タ ファー
41−’
t4) な イメー
ジ や意
味 記 憶4iコ
〕が 影 響 を与
え るに違いない。故
に,
これ らの 主観 的 な 重
さ に対
す る影
響 因
.
予
につ いて明確 化 す
べき
であ
ろう
。一
方
, 中枢 神 経
障 害
に よっ て内 部
モデル の生 成
が どのよう
に 変 化 す るの か につ いて,
いく
つか
の研 究
に て明 ら
か にす
ること に よ り, 中枢
神
経 障害
に対 す
る運 動 学 習 理 論
につ い て提 案
し て行 く
必 要 が あ る と考 え てい る、
,
文献
1)IVestting
G
,
Johanss
〔mRS
:Factor
infiuencing
theforce
control
during
preCision grip.
Exp Brnin Res 53:277−
284,
1984.
2)
Johansson
RS
,
“rest ]ing
G
:Roles of glabrous skin recep−
tors and sensory motor memory
in
auton ユatic c(〕ntrol ofpreclsion grip when
lifting
rougher or mQre slipPeryobjects
.
Exp
Brain
Res
56:55〔}−
564.
1984.
3
}Gordon
AM
,
Forssberg
H
.
et al.
:Thc
irltegration
ofhap
.
tically acquired size
information
ill
the programming ofmanipu [ative forces dしlring precisiom grip
.
Exp
Brain
Res
83:483−
488,
1991.
4)G〔}rdon AM
,
Forssberg II,
etαi
.
:Visual
size cuesin
theprogramming of manipulative
forces
during
precisiongrip
.
Exp Brain Res 83;477−
482,
1991、
5
}Gordon
AM
,
“/estlingG
,
et α1.
:Memory representationundertying mot 〔}r commands used during manipulation
Qf
common
and
novel objects
,
J
Neurophysiol
69
:1789
−
1796,
1993.
6
)JL
’
anmerodM
:The representing brain:Neurat correlatcsof motor intention and imagery
.
Behav BrainSci
i7
二187
−
245
,
ig94.
7
)Ito
M
:Neurophysiolegicat
aspects of thc cerebellar motorcontrol systerrl
.
Int
J
Neurol
7:162176,
1970.
8
)Kawato
M
:Internal
modelsfor
motor contml and tra−
jectory
pLanning,
Curr
Opin
Neurobio]9;718−
727.
1999.
9)Kawato M
,
FurukawaK
,
et al.
:Ahierarchical
neural.
network models
for
cuntrol andlearning
of vu]unt.
arymovement
.
BiolCyben1
57
:169
−
185.
]987,
10)Kawato
M
.
Gomi
Il
:A
computational nlodel 〔}f four regiQns of the cerebellum
based
onfeedback
−
errorIearn
.
ing
.
Biol
Cybern
68
:95
−
103
、
1992
.
11)今 水 寛 :計 算理論
・
脳機 能計 測・
実 験 心 理 学の融 合.
認 知 科
・
学へ の 招 待.
大 津 由 紀雄
(編 ),
研 究 社,
2004.
ppl89−
204
.
12)Murray DJ
,
EUis
RR
.
et al.
:Charpcntier
(189⊥)oエ1 thesize
.
weight illusion,
Percept
Psychophys
61;1681−
1685,
1999
.
13〕
Wolfe
HK :Some
effects of size olljudgments
of weight.
Psych〔jl Rev 5:25−
54,
1898.
14
)Nyssen
R
,
Bourdon
J
;Contribution
to thc study of the size−
weightillusion
by thc method of P.
Koseleff.
ActaPsychol
11
:467474
.
19.
55,
15
)Ellis
R
.
Lederman
SJ
:The role f haptic versus visualvotume
cues
ill
the
size
−
weightittusion
.
Percept
Psychophys
53
二315
−
324
,
1993
.
16)
Flanagan
JR,
Beltzner
MA
:Independence
of perceptualand sensorimotor prediじtions
in
the size−
weight illusion.
Nat
Neurosci
3;737−
741,
2000.
17〕 川合悟
,
生 田香明・
他 ;視 覚 か ら得ら れ る物 体の 「大 きさ」 情 報 が 精 密 把 握 運 動 時の 摘み力 制 御に お よ ぼ す影 響
.
体 力 科学50
;5
]3
−
520
,
2001
.
18)岩 村 占 晃 :神 経 心理学コ レク ショ ン,
タッチ.
医 学 書 院,
2001,
pptt5一
工46.
19) 苧 阪 直 行 (編 ):意 識の 科 学はII∫能か.
新 曜 社,
2002
,
ppl 63,
20
) 道 免 和 久,
吉 田直 樹:運動 学 習にかかわる小 脳の働 き.
体 育の科 学 521949−
955,
2002.
21
)今 水 寛 :運動 学 習における小 脳の役 割.
総 合リハ32
: 859−
865,
2004.
22)
Charpentier
A:Experimenta ]study of s〔}nl(:aspects ofweight perception
.
Arch
Physiol
.
NQrmales Pathotogi(lues持ち 上 げ運 動 制御過程に影響を 及 ぼ す 物体の 人 き さ知覚と その 内 部モ デ ル
23〕WQIpert DM
,
Ghallramani Z,
et α〜.
:An internal modclfor sellsorirnotor
ln
しegration.
Science
269:1880−
1882,
1995.
24)
Jordan
Mi,
Rumeihart DE :Forward models ;supcrvisedlcarning with a
distal
teachcr.
Cogn
Sciellce 16;307354,
1992、
25
)RQss
HE
:When
is
a syeight lotMusory
?QJExp
Psyehol
21:3
「
16−
355.
1969.
26}Davis CM
,
Rober匸s 〜〜.
.
「
:Liftirlg movements in the size.
wcight
illusior
[.
Percept
Psycho
Phys
20
:33
−
36
、
1976
.
27)Grallit R:
Constant
errors 孟ll the cxecution and appreci−
ation of movement
.
Brain
95
:451
−
460
,
1972
.
28}v‘)nHolst E:Relaiic川 s between the central Ilervo しLs sys
・
teln and the peripheral organs
.
BrJ
Anim Behav 2:
89
9
.
{,
1954
.
29}SPerry RW ; Neural basis of spontarleous optQkinetic
resPor [ses pr〔}
duced
by
visualinversion
.
J
Colnp
Physiol
Psychol 43;482−
489,
ig50,
30)
Sbidera
M、
Kawallo
K
,
et al、
:lnverse.
dvnainics
modelcye mI〕v (/]nellt c‘エntrol by Purkinja 〔
・
eUs i【l the cerebel−
[um.
Nature
365
:5〔}−
52
,
1993
.
3D
Golrli
H
,
Shidera
M
,
et α1
.
:Temp 〔>ralfiring
patterns of
Purkinje
cellsin
the cerebellar ventral para且occu [usdur
.
in9
〔}cularfolk
エ“・
i
匸1暮 responsesin
m〔.
)llkeys I.
Sirnple
spikes.
J
Neurophysiol
SO
:813
−
831
,
1998
.
32
}Kitazawa
S
,
Kimura
T
,
et al.
:Cerebdlar
cornplex spikes enc(エdc
b
〔}thdestillations
and errorsin
arm movements,
Nature
392
:49
・
1
−
497
,
1998
.
33〕Kawat 〔}M
,
1;urukawn K,
et α‘.
:Ahierarc.
hica且neural−
network model
for
control andlearning
of voIuntary movelllellt.
Bi
(エL
Cvbern
57:169.
.
185,
1987.
34) 35) 36)37
)38
)39
> 40) 4D42
)43
)44
)
45) 359Libet B
,
WrightJr
EW,
et al ;Subjective
referral of thetimiI19
fOr
a consCiousness sensory experiCllCe ;・.
丶fUnc
−
tional roie for the somatosensory specific project.
ior]sys−
lern ill IIlan
.
Brain 1〔}2
:193
−
224.
1979
.
前 掲 青18)
,
ppl47−
165.
E
田sRR,
Lederman
Sj
:The“
golf
−
ball”
illuslon:Evldencefor top
−
down processingill
weight perception.
Perception27:
193
−
2
〔}2
,
1998
.
山 鳥
重:榊 経 心 理学コ レ ク ショ ン
.
記 憶の神 経心 理学,
医 学書院
,
2002.
pp且52
−
172
.
Butler
D
.
Anderson
GB
.
et α1
.
:The
illftuellce
ofload
knowledga on lifting tcchn 〔que
,
Ergonomics
36
:1489
−
1
・
493
,
19.
93
.
J
〔〕hansson
RS
,
“FestiingG
;Tactile
afferent signalsin
thecontr 〔}h}f precision grip
,
In:Jearmemd
M (ed):Attention andPerformance
,
Erlbaum
,
Hi
]]sdate,
1990.
pp677−
713.
Jenmalll
} P,
Johansson
RS: Visual and somat 〔}sensoryinformation
abエ}ut objcct shape
contrel 叮lanipulative
fil1
−
gertip forces
,
J
Neurosci 17;4486−
4499,
1997.
瀬 戸賢・
:メタフ ァー
思考.
,
意味と認識のしくみ.
講 談 社現イ
t
新
書,
1995
,
ppl48
−
166.
Wolff
P
,
Gent
.
nerD
:Evidellce
for
roie・
neutralillitiat
pro・
cessing ef metaph 〔}rs.
J
F.
xp Psychol Lea「rl N.
lein Cogn26
:529
−
541
,
2000
.
Cytowic
RE
:共
感覚 者
の驚 く
べ き[i
常
.
形を味
わう
入,
色 を 聴 く 人
.
山 卜.
篤
f
・
〔訳 〕,
草 思 社,
2002、
pp288−
293.
Grossenbacher
PG
,
Lovclace
CT
:Mecllanisms
of svnes・
thesia;c【,gnitive and physiological cDnstraints