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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

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(1)

ユ歴“

f

亨寮量去ノ 詮  第32巻 第6弓

 353

360頁  (2005イ

r

報    告

ち上

げ運 動 制 御 過 程

影響

す 物 体

大 き

知 覚

       

森 岡

  

1)#

 

太場

英利

2)

 

片 岡 保 憲

3〕

    

 

D

 

木 文 雄

5〕

要 旨

  本 研 究

目的

持 ち

k

げ 運動 制 御過 程

影 響 を 及

す 物 体

大 きさ 知覚

内 部

モ デ ル につ いて

検 記

する ことである

健 常 女 性

20

対 象

と し た

大 き さ は

な る が 重 さ は

しい

二つ の

容 器

伏 と 小

1

用 意

した.

大 小 容 器

持 ち

上 げ は

彑に

5

試 行

構 成

し た。

ち ト

げ 時

僧 帽 筋

角筋

顕 筋

腕 橈 骨 筋

活 動

表 面筋 電 図

によ

り記録

L

げ 開始

か ら

1

秒 間

積 分 値

め た

ま た

行 後

さの

ち 上 げ

の重 さの

予 測

につ い て

被 験 者

内 省

め た

1

試 行

凵:小

容 器 持

ち ヒげ

A

〔大

)で は ヒ

腕 顕 筋

腕 橈 骨 筋

活 動

意 な

増 加

め た

。一

 

B

(小→ ) で

容 器持

L

に三

角 筋

と ヒ

頭 筋

活 動

意 な

少 を

め た

2

5

凵 :

A

B

群 と も に

試 行

進 行

い両

の差が

少 した

1

試 行 後

に小

容 器

が重い

判 断

し た

であ り

大 き さ

亜 さの

錯 覚

られ

た。

持 ち

げ 前

では

大 容 器 が 重

い と

面則

し た

どで

あ り

の理

大 き

さの

いに起

するもの であっ たtt

物 体

の大 き さの知

と 内

モデルか ら 小 容 器 が 軽い と

測 し たが

に観 的 な 重 さの 感 覚フ ィ

ドバ ック によ り

その予 測 を 修tFlし た ため に

こ の よ

な 結 果 が 得 ら れ た と

え ら れ る

運 動 制 御

重 さの

錯 覚

内 部

モデル は じ め に

 

におい て視

覚 的に

別 可 能で使い慣 れてい る 道

操 作 す

る と き

その

物 体

の重 さ に

当 す る

則す ること がで き る

例 え ば

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

する

触 覚 情 撮

がフ ィ

ドバ ッ クさ れ る

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」fting

D 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

ショ ン利

  Hiclctc}shi Taba⊂〕kn

 RPT:Dc/1]artmenL  of llehabiliLaLicm

 Atagc〕   Ii〔}spital

3〕高 知 大学 た学院 医学 系 研 究 科 医 科 学

L

  YILsLmori KaLaoka

 RPT :Medical Sciencc Cご〕ursc

 Kochi M〔

diual   GI

uduuk /Sし

h「〕⊂,1

VJI「城 大学

ビリ テ

ショ ン学 部

  、kira〔,chi

 RPT:Facuity〔,f R【

hiibibitati【}n

 Sdj【}h IJnivc…rsiry

51高 知 大学 医 学 1稿1

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1

亅動 神 経 科 学教 室

  Fumio Yagi

 PhD:Departmc

11t

 

(}f Behavioral Nuuroscic/n〔!c,

 K〔,chl

  N

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E

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k1ご,

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jP

  〔

f

↓II LC,O

1奪三7Jj I1 

受1甲Il 2005モ6

1

11 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

測 は

た と え

ま で 操

し たこ と の ない 店 先の コ ッ プに おいて も)r∫能あ る

ま た

の 物 体 を 見た だけで持 ち

L

げの )rfri の 予 測

11

であ る

さ ら に

その物 体 を

白身

が どの よ う な

姿 勢

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

ジ 61 の形

成 も

で あ る

これ はヒ トが

普 段

の 囗

常 生 活

使

れてい る物 体 か ら獲

した

部モ デ ル71C]) を 選 択 する た め に視

を 川い てい る こ とを

意 味

し てい る

t つ

大 き

さの

関係

く内 部

モ デ ル

を用

いて

予め物 体の重 さに対 し てフ ィ

ドフ ォ ワ

ド に適 当 な 力 や 必

筋 収 縮

量 を 用

し て いる可

能 性

暗 示

し てい る

Gordon

ら 41 は

 

H

にお

道 具

持 ち

h

経 験

に よ る

記 憶

づいて

わ れ ている

この

部モ デ ル は大 き さ などの視 覚 情 報が過 去の経 験と と

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

部モ デル は学 習に よっ て

獲 得

され る

記憶

る と

考 え

ら れ ている 1v

 

物 体

大 き

さ に

じ た

さの

F

測 を誤

っ た と

(2)

354 埋 学 療 法 学 第32巻 第6弓

カ あ

るい は

筋 収

縮 に 誤

が 発 生 す る た め に

う ま く操 作

が で

ない

場 合

が 生 じ る

こ れ に

相 当す

とし て大 き さ

重 さの錯 覚 (size

weight  

illusion

) が

挙 げ

ら れ る

こ の

大 き

さの錯 覚は

100

以 上 前 か ら

ら れて い る

知 覚 現 象

12♪ で

る。

例 え

同 じ

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

大 き

物 体

に対 して大 き な

発 揮

小 さな 物 体

対 し

て は

な カ を発 揮

し て し ま

4}16m

は こ れ らの 実 験4}16〕17} は

どれ も 軽 量の小

み と

ち 上

げ 課

題であ り

よ り重い と感 じた 小 さ な

小 箱

して

小 さな 力 を発 揮

した

結 果 を解

す る と

こ の随 意 運

制 御

し て は

あ く

まで

運 動 イメ

ジや 内 部 に 蓄 え ら れ た 記 憶

す な わ ち 内

モ デルに 基づいた もので, 体 性 感 覚 野 を

す る

感 覚

直 接

フ ィ

ドバ ック は 必

でない 18) こと を

示 唆

してい る

し た がっ て

チングにお ける弾 道 運

動 後

ば やい掴 み 運

え ら れ

あ くま

フ ィ

ドフ ォ ワ

制 御

の みで

行 為

が 達 成 さ れ たこと が

え ら れ る

し か し な が ら

よ り大 き な 物 体の持 ち 上 げで

L

速 度

が 必 然 的 に 遅 く な る 場 合 は, その過 程の

最 中

物 体

さ につ いての

識19)が

じ るこ と

す な わ ちフ ィ

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

は,

識 的 な 運 動 学

を 通 して運

動 制 御

精 度 を

lt

るこ とであ る

な かで も 上 肢 は 道 具 を

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

学 療 法

に おい て

その 円 滑 な 運 動 制 御

を患 者

学 習

させ る た め に は

こ の

部モデルの生 成 を

め る

必 要

あ るい は

正 確 な 運 動 を 制 御で き な い

患 者

して は

フィ

ドバ ク 情 報 を 用いて内

モ デ ル

が 更新

2ω さ れ る よ

に 理

学 療 法

プログラム を

構 築

である

した認 知 的 な 運 動 制 御 や 運 動 学 習 に

関 す

基 礎 科 学

づいた リハ ビリ テ

ショ ンを 求 め る

き が

近になっ て盛 ん に

っ て

た 21) 。 しか し

理 学

療 法

学においては その制

過 程に迫っ た

研 究

め て 少 ない

 

そ こ で

本 研 究

では

視 覚

に よ る

物体

大 き さか ら想起

で き る 重 さの知 覚 と

験に基づい た 運

動 記憶

に よ る重さ につ い ての内

モ デル が

その

物 体

ち 上

るため に 必 要 な

活 動 量 を

測 す る が

重 さ に

す る 主

観 的 な感

フ ィ

ドバ ッ ク に よっ て

筋 活 動

量 が 即 座 に

調

整 さ れ

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

な る が

しい

さの

二つの容 器 を 持 ち

L

げる

課題

いて

検 証す

1

被 験 者

 18

26

健 常 女 性

20

と し た

その

詳 細

平 均 年 齢

20,

2

±

2.

3

, 平 均

156

9

±

2

8cm

平 均 体 重

5

2

±

3

5kg

。 い

れの

被 験 者 も本 実

験 課 題 遂 行

攴 障

視 力

上 肢

動 機 能

異 常

ら れ な かっ た

なお

べ て の

被 験 者

に対 して

本 実 験 の

説 明

参 加

同 意 を得

t

2

手 順

 

大 き さの

な る

2

種 類

容 器

用 意

し た。

容 器

大 き

さ は

小 :

直 径

23

Ocm

×

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

頻 繁

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

灰 色で あっ た

容 器の総 重 量 は 鉛 (

1

400

0g

) を 用い て両

を 同 量に し

その

量は

の 体 重の約 10%と し た

均 等

わ る よ

バケツ中

に円

状 (

直 径

20

Ocm

に 設 置 し た

容 器 内 が 見 え な い よ

に蓋 を

器の 大 き さと

以 外の 視 覚 人 力 を

与 え な

い よ

環 境 を

し た

小 容 器 下 に 高 さ

7

5cm

工 した

を 置 き

両 方の握 り 手の 高 さ を 統

した。

体 幹

こら ない よ う に 容 器の握 り

心に

L

にプ ラスティッ

握 り幅

12

0cm

握 り手

た に取 り

けた

 

被 験

容 器

に 疏 ち

器の大 き さ を 判 断 し た

容 器

か ら

15cm

れ た

位 置

足 尖 を 合

わ せ

利 き 手で握 り手 を

軽 く把 握

し た

そ の把

の際

肘 関 節 角 度 は

30

°

曲 位

腕 は

goc

外 位

になるよ

握 り手

か ら

容 器

まで を 連

して い る

さ を

調整

した。

手 掌

取 り付

けた

Norswitch

 

H

Noraxon

EM

34

接 触

さ せ

い よ

把 握 を指

し た

足 位

閉脚 位 を維 持

させ

足 内

接 触

し た

位 置

の延

長線

H

容 器

巾心

と なる よ

に 立つ よ

に 指 示 し た (図

1

 

持 ち 上 げ 運

肘 関 節

30u

屈 曲位

か ら

90D

2

わ せ

その後

1

秒 間 その位 置で保 持 させ

図に よっ て容 器 を 降ろさせ た

な お

電 子メ トロ ノ

ム (

YAMAHA

 

ME −

200

テ ンポ :

30

回〆

) を

し て

実 際

握 り手 を握

す な わ ち

容 器

ち 上 げ ない肘 関 節 屈 曲 運 動 (肘 関 節 屈 曲

30D

90

) を

0

練 習

させ た。

被 験 者

に は

に 滑 ら か な 動 き で

の速

持 ち

ること

持 ち

上 げ に 際 し

は 不

然に

握 り締

い こと

節 を

中 間

持 す ることの指

示 を 与 え

ま で

肘 関

屈 曲 運 動 にて持 ち 上 げ る よ う に 心

け さ せ た。

 

大 容 器の 持 ち

h

げ 後

容 器

L

げ (大

小 )を

A

容 器

E

大 容 器

持 ち

大)

B

群 に

10

ずつ 配

し た

れの

被 験 者 も大

器の

互 持 ち 上 げ を

1

試 行

と し

課 題

5

試 行

成 し

た。

 

大 き

さ と

さ に 関

情 報

は 被 験 者には

切 ’ ♪

(3)

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

    鵬     諺

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

者か らの

言や

被 験

間の

情 報 交換

禁止

し た。

実 験 中

手 掌

発 汗

影 響 を最 小

限 に

る ため

室 内

20

℃に

維 持

し た

1

試 行 から

2

試 行

まで の イ ン タ

バ ルは

内 省

を 記 述

る た め に

5

分 間

と し

2

試 行 か

5

行 ま

での

ンタ

バルは

設 け な

かっ た。

3.

収 録

  筋

測 定

に は

MyoSysteml200

Noraxon

社 製

川いた、

表 面 電 極 貼 付 部 位

き 腕の

僧 帽

筋 上

角 筋 中部 線 維

1

頭 筋

橈 骨 筋

4

の 筋

腹 部

と した

電 極

はペ

ス ト

デ ィスポ

サ ブル を 用い

皮 膚

処 理

付 し

双 極 誘 導に て筋 放 電 を 導 出 し た な お

ス竃

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

;中

手 骨 末

端) に

Norswitch

を取 り付 け た

 

Norswitch

外 部 入

NorBNC

Norxon

社 製

EMI35

)を

筋 電

計 と 同 期 させ た

 

1試 行

5

試 行 後

容 器

の重さ に違い を 感

したか (

いが

っ たグ)

ら ど ち らが 重 かっ たです か)

持 ち

さ に

いが あると 思い ま した か

 

(ど ち ら が 重い と思い ま した か

なぜ そ の よ

に思い まし た か

質 問

に内

め た

4

分 析

 

タ の

解 析

に は

MyQResearch2

H

使

用 し

電 極 か ら

導 出

さ れた アナログ

信 号

A

D

変換

な ら びに サンプ リン グ周 波 数1000Hz に てパ

ソナル コ ンピュ

タ に 取 り

ん だ

全 波 整 流

な らびに

F

滑 化 を行

Norswitch

接 触

した

持 ち

L

げ 最 初

の ユ

秒 間

積 分

f

IEMG

を求

め たtt さ ら に

被 験 者

等 尺

性 収 縮 を行

わ せ

その

1

秒 問

IEMG

を求

100

% とし て IE規

化 (

IEMG

> し た

 

SPSS

 

l2

OJ

 

for

 

Windows

使

用 し

の あ る

の差の

検 定 (

paired t

test) を

Jil

いて

器 と 小 容 器 持 ち 上 げ 時の

筋の%

IEMG

の 値 を 統 計 処 理 し た

t

検 定

両 側検 定

と し

有 意水 準

5

未 満

と し た

 

ま た

運 動 課 題の 、}働

作 筋

で あ る 上

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

ち 上 げ

始 か ら

0

05

秒ご とに

1

00

まで

20

箇 所 にマ

を 入 れ

々 の

O.

05

間の%

IEMG

を 抽 出 し

その平 均 値 を 川い て グ ラフ化 し た

1

1

試 行 時の%

IEMG

 

器の

ち上

げ 時

の %

IEMG

A

群で は

E

筋 と腕 橈 骨 筋

有 意 な 増 加 が 認

め ら れ た

p

0

05

)、

B

で は

大 容 器

L

げ 時

IEMG

r

筋 中 部 線 維

と 上

二頭

意 な 減 少 (

p

O

05

) が 認 め ら れ た (

1

)、

2

1

試 行 後の 内 省 報 告

  「

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

が 重い と 判 断 (回

) し た

14

A

8

B

6

名 )

等 しい と 判 断 し た 者 が

6

名 (

A

2

B

4

) で あ り

大 きい 方 が 重い と 判 断 し た

はい な かっ た

、一

持 ち

L

げ る

さ に

い が あ る と思い ま し た か 」 とい う問い に 対

して

大 きい

が 重い と 判 断 し た 者 が

13

名 (

A

8

B

5

し い と

判 断

し た

5 名

A

1

B

4

何 も考 え

ていなか っ た と回

した

2

A

1

B

1

) で

小 さ

方 が重

い と

判 断

し た

はい

かっ た。

大 き

い と

判 断

し た 理

さの

による

のが

べ て で

じ重 さである と

判 断

し た 理

容 器

内 が 空であると

っ た

とい

う も

の であっ た

(4)

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

  p   

No

Musdes

   

Agroup

large

    small    

BgrouP

large

    smatl Trapezius    15

 7

O l6

 4

9   0

5   0

78   7/10

Deltoid

     

20

2

±

13

523

3

±

13

5

  

3

1

  

0

8

  

7

10

Biceps 

brach

且44

1± 21

1

 

52

6± 1

2

  

8

5

  

0

002*

10

10

Brachioradiahs 43

5± 13

4 49

2± ヨ6

0  5

7   

0

04

*  8〆10 Trapezius   16

 5

2 16

 6

O l4

里± 5

3 14

 6

6

Delt

〔}

id

    

21

3

±

ll

 

23

3

±

ll

5

 

20

3

±

 

8

6

 

24

4

±

9

7

BLceps

 

brachi 46

2

±

19

3 

48

2

±19

9

 

44

2 ± 129

 

458 ± 13

6

Brachiorad

[alis 

46

4

±

14

7

 

47

ユ±

12

4

 

46

0

± ]

4

3

 

48

0

±

14

1

Bgroup

3rd

Muscles

largesmall

 

difference

  p  

No

Trapezius

  

l52

± 

7

0

 

15

5

± 

7

3

  

0

3

  

0

70

  

7

/10

Deltoid

    

21

9

±

14

026

4

±

18

9

  

4

5

  

0

04

* 

8flO

Biceps brachi 47

6± 15

152

2± 14

9

  

4

6

  

0

02*

 

9!10 Brachioradialls 43

4± 17

4 45

1± 14

2    1

7     0

52    8

f10 Muscles    

Agroup

large

     small    Bgroup

Iarge

     smaU

Agroup

large

smalL  

B

 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

 

6

7 16

 6

8

 14

3

 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

3

Brachioradialis

 

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 Muscles    

Agroup

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

9

Biceps

 

brachi

 

45

5

±

182

 

47

ユ±

19

0

 

48

7± 15

5 50

5± 13

6

BrachioradiaLis 49

3

± 14A 

502

± 12

4 48

2± 13

3

 48

9

±

11

5

 

A

で は

2

試 行

目の上

頭 筋

B

で は

2

試 行

目の 三

角 筋

有 意 差 が 認 め られ た が

他 は 有 意差 が 認

め ら れ

試 行

進 行

っ て両

減 少

した

2

5th

Musctes

 

Agroup

large

     small    

Bgroup

large

     smal ]

4

5

試 行 後

内 省 報 告

 

5

試 行 後

に 小

器 が

い と判

した

がユ

4

名 (

A

6

B

8

しい

と判 断

し た

5

名 (

A

3

B

2

名 )

大 容 器

と判 断

し た

1

A

) で あっ た

5

1

試 行 時

お よ び

5

試 行 時

の上

二頭

の %

IEMG

の   変 化

 

1

試 行

時 :両

ち 上 げ 開 始 か ら

0.

05

秒 間の%

IEMG

で は

小 容 器 持 ち上 げ時

低 値 を示

し た が

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

時 :開 始

O.

05

秒 間 で は

小 容 器 持 ち 上 げ 時 が

低 値

で あっ た が

その

は 大 き な

異 が み ら れ な かっ た

2

  実験 結

果か ら

同じ

量であ

なが ら

も大 容

器よ り

容 器

ち 上 げ

に おいて

筋活動

く発

さ れ る こ と が

明 した

ま た

被 験 者

内 省

か ら

小 容 器

主 観

的に重いと 判 断 さ れ た

。一

容 器の持 ち 上 げの順 序 に は 全

く影 響

さ れ ない こ と

判 明 し た

従 来

, 二つ の

物 体

の材

と重 量 が 同 じ と き

小 さ な

物 体

大 き

物 体

重い と判 断 さ れ る 大 き さ

さの

錯 覚

が 生 じる

したが

Trapezius

   

l7

 

9

2

 

16

 

7

8

 

13

 

7

4

 

14

 

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

[alis 

49

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

致 し てい

 これ まで 大 き さ

重 さの 錯 覚は

予 測 している 重 さと 実 際 に 物

っ た

の体 性 感

情 報 が 異 な る と き に 起 こる22

24)

あ るい は

さに関 して 見 か け と 実 際の感

の ミ スマ ッ チ 25

27〕 とさ れて き た

し か し

最 近

Flanagan

ら】6} は

め て

軽 量

物 体 を把 持

し て

持 ち

上 げ

作 業 中

力 (

grip

 

force

持 ち

げ 力

load

force

) を 同

に測

定 す

る こ と で

こ れ ら 二つ が 同

し ている こ

とを 見 出

し, ヒ トは

内部

モ デル

を用

いて

力 を

物 体

持 ち上 げ運 動

制 御 を行

っ ているこ

と を示

し た

  物 体 を持 ち

中枢 神 経 系

内部 前 向 き

モ デル に

き対 象

感 覚

フ ィ

ドバ ッ ク

の 予

わ れ る。 こ の予

遠 心 性

コ ピ

28) や

随 伴 発 射

29)と

(5)

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

Lar伊

_

ima]1   % ’

i

F6040200

Large

Smatt Teo80604020 % O o

05 0

DOA 1

00soc loo80         60

    翫nutl         4e20 % D

e5 0

50   B 1

00SeL

rt

−Wh

   

lage      

Sma11 05DC 1

oesec

0

50  D LOO

 

sec       図2 1試行 時お よ び5試 行 時の ヒ腕二頭 筋の%

IEMG

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

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 

 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

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

これ が

実 際

感 覚

フ ィ

ドバ 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

い とい

の経 験 に よっ て得 ら れ た 記

大 き

物 体 を掴

む 際 , よ り 大 き な

発 揮

る こと

を明 ら

か に し

こ の

時の運

中枢

る と した

ま た

等 しい重 量の大 き な

さ な

箱 を掴

み 上 げ る 時の掴 み

ち 上

げ 力

測 定 さ れ

大 き

さの錯

が 認 め ら れて い て

大 き

を 掴 み 上 げ る 時 が

よ り 大 き な

を 発

して いる 16)。 この結 果 は 川 合 らの

報 告

17)と

して い る。 これ は

覚 情 報

か ら 大 き な

が 小 さ な

り も重

い と予 測 し

そ れ に 対 応 し た 筋 出 力 が 発

さ れ た ため と

考 え

られて い る

し か し な が ら

これ らい

実 験

い ら れ た 物

の重 さ は

55

830g

本 実 験

よ り

も極

め て軽 く

新 た な 運 動

位 が

動 員

さ れる

み 上

げ 行 為

達 成

し て し ま う た め に

あ くま

フ ィ

ブt ワ

制御

の みで操

で き たこと が

推 測

さ れ る。

 

本 実 験 結

で は

容 器

持 ち

げ 時

筋 活動

量の

増 加

め た。 これ は

外 部 視 覚 情 報

内 部

モデルか ら

被 験

は 小

容 器

の重さ が

い と 予 測 したが

主 観

的 な 重 さの 感 覚フ ィ

ドバ ッ ク

情 報

との 間に

誤差

が 生 じ そ れ が 小

中 心

と し た

中 枢 神 経 系

比 較 照 合 (

フ ィ

ドバ ッ ク

学 習

モ デ ル)30

33) さ れ

ち 上 げ 課 題 達 成のた めに

た な 運

動 単 位

動 員

が図られる こ とに よっ て

正 さ れ たこと が

考 え

る。 し た がっ て

被験 者

小 容 器 が 重

う内省

か ら

ち 上 げ 運

動 時

の上

筋 活 動 量

物 体

の大 き さの知 覚 と過 去の 経 験 と記 憶に よっ て生

され た

内 部

モ デ ルによっ て

測 さ れ た が

的 な意 識

」 と

う主 観

的 な

覚 情

の フ ィ

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

の 主

動 作 筋

と して

作 用 す

上 腕

二頭

の%

IEMG

の変

し た

2

か ら

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

大 容 器

そ れ

に 比べ

い が

時 間 と 共 に その

増 加

顕 著

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

到 達 す

で には

O

1

秒 か か り

れ が

過 程 を

経 由

して

意 識

に 至 る

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

O

05

の時 点 で は 過

記憶

に基づ

く内

モ デ ル に よっ て

きい容 器の持 ち 上 げ

筋 活 動

大 き

かっ た が

O

25

の 時 点でそ れ は 逆 転 し た

これ は 大 き さ

重さ の

錯 覚

に よっ て 重 さの 意

が 生 じ

フ ィ

ドバ ッ ク に

づ いて

活 動

正 さ れ た こ と が

え ら れ る。

 

試 行の進 行に

両容 器 持

ち 上

げ時

筋 活 動

量 が

あ るいは

筋 活 動

正の ス ピ

速 くな

る 傾

を 認 め た こ と は

確 な

重 さ を

筋 感覚

知 覚 し

習 し たこと が

え ら れる

しかし

が ら

筋 活 動 量

致 し は じ め た に

も 関

わ ら

大 き さ

さの

錯 覚

残 存

し た

どで あっ た。

前 出

Flanagan

ら 16♪

も大 き

(6)

358

理学 療 法学

 

32

巻 第6号 さ

重 さの

錯 覚

試 行 を繰 り返

し た

が 同

に なっ て も

残 存

してい る こと か ら

さら に ヒ

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

法 を 用いた 心 理 実 験で も

結 果

あ り

純 粋

知 覚 的

的 な 過 程 と 感

動 的過 程

別物

る35

)こ と を 示 し てい る

そ して こ の

事 実

物 体

い とい

意 味 的 な 知 識 (semantic  

knowledgc

)35) や

概 念 推 進

型 処 理25)に お け る 文 脈 に よっ て

ら れ た

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

く正

な 運

動 制 御

メカニ

を理 解 す

る ヒで

提 案

さ れ た 概 念 で は あ る

しか し

現 在

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

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

にお

5

試 行 時

O

05

の 時 点 で

大 容 器 によ り 大 き な 筋 収 縮 を

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

ない

こ れに関 して は

視 覚

い た

験モ デル を 用いて明 ら か に すべ きであろう

 

を 持 ち 上 げ る

作 業

大 き さ

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

で認 識 し た 上 で 行 わ れ る

そ して

持 ち 上 げる

物 体

の大

さ や

さ を 正 し く認 識, す な わ ち 重 さの

知 識

な け

れ ば

れ に

対 す

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

張 を

き起

こし,

み を

る とい

う知覚 的

原 因

に よ る

腰 痛

発 生

の可

能 性 も

さ れてい る38〕

こ のよ

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

の 発 生 原 因 を 明 らか に す ること

る か

し れ

 

究に よっ て

物 体

の大 き さ 知

と過 去の 経 験 に よ っ て

ら れ た

内部

モ デル

持 ち

ヒげ

動 制 御

に お け る

筋 活 動

量の

予測

影 響

与 え

ている こと と

主 観 的

さの

感 覚

によ り筋 収 縮 が

正 され る

なわ

フ ィ

ドフ ォワ

ドとフ ィ

ドバ ッ ク の

両 方

過 程

ら か に さ れ た

しか し な が ら

実 際

脳 内

空 間 的 な処 理

過 程や

その処 理 過

に お ける

解 決

すべ き 問 題 として残 る

今 後

の 運

動 準 備 電 位

導 出

必 要

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

れ ば

物 体

の大 き さ 以

に も 形につ い て の

が か

39M ω や

素 材

など に対 して個 人 が 持つ 共

感 覚

メ タ ファ

 41

−’

t4) な イメ

ジ や

味 記 憶4i

〕が 影 響 を

え るに違いない。

これ らの 主

観 的 な 重

さ に

す る

響 因

につ いて

明確 化 す

。一

, 中

枢 神 経

障 害

に よっ て

内 部

モデル の

生 成

が どのよ

に 変 化 す るの か につ いて

研 究

に て

明 ら

か に

ること に よ り, 中

経 障害

対 す

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

   献

 

1)IVestting 

G

 

Johanss

〔m 

RS

Factor

 

infiuencing

 the 

force

   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  of

   preclsion grip when  

lifting

 rougher  or mQre  slipPery

   objects

 

Exp

 

Brain

 

Res

 56:55〔}

564

1984

3

Gordon

 

AM

 

Forssberg

 

H

 et al

Thc

 

irltegration

 of  

hap

   tically acquired  size 

information

 

ill

 the programming  of

   manipu [ative  forces dしlring  precisiom grip

 

Exp

 

Brain

 

Res

   83:483

488

 1991

4)G〔}rdon  AM

 Forssberg II

 etα

i

Visual

 size cues  

in

 the

   

programming  of   manipulative  

forces

 

during

 precision

   grip

 Exp Brain Res 83;477

482

1991

5

Gordon

 

AM

“/estling  

G

 et α1

:Memory  representation

   

undertying  mot 〔}r commands  used  during manipulation

   

Qf

 

common

 

and

 

novel   objects

 

J

 

Neurophysiol

 

69

    1789

1796

 1993

6

JL

anmerod  

M

:The representing  brain:Neurat correlatcs

   of motor  intention and  imagery

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Sci

 

i7

   187

245

 ig94

7

Ito

 

M

Neurophysiolegicat

 aspects  of  thc cerebellar  motor

   control  systerrl

 

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M

Internal

 models  

for

 motor  contml  and tra

   

jectory

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Opin

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727

1999

9)Kawato  M

 Furukawa  

K

  et  al

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  neural

   network  models  

for

 cuntrol and 

learning

 of vu]unt

ary

   movement

 Biol 

Cyben1

 

57

169

185

]987

10)Kawato

 

M

 

Gomi

 

Il

A

 

computational  nlodel 〔}f four    regiQns  of the cerebellum  

based

 on 

feedback

error 

Iearn

   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

(編 )

研 究 社

2004

   ppl89

204

12)Murray  DJ

 

EUis

 

RR

 et al

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(189⊥)oエ1 the

   size

weight  illusion

 

Percept

 

Psychophys

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1685

   1999

13〕

Wolfe

 HK :

Some

 effects of size oll 

judgments

 of weight

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54

1898

14

Nyssen

 

R

 

Bourdon

 

J

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 to thc study  of the    size

weight  

illusion

 by thc method  of P

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Psychol

 

11

467474

19

 55

15

Ellis

 

R

 

Lederman

 

SJ

:The role f haptic versus  visual

   

votume

 

cues

 

ill

 

the

 

size

weight

 

ittusion

 

Percept

   

Psychophys

 

53

315

324

1993

16)

Flanagan

 

JR,

 

Beltzner

 

MA

Independence

 of perceptual

   

and sensorimotor  prediじtions 

in

 the size

weight  illusion

   

Nat

 

Neurosci

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741

2000

17〕 川合

 

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

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2002

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20

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体    育の科 学 521949

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2002

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32

:   859

865

2004

22)

Charpentier

 A:Experimenta ]study  of s〔}nl(:aspects  of

 

weight  perception

 

Arch

 

Physiol

 NQrmales  Pathotogi(lues

(7)

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

23〕WQIpert DM

 Ghallramani Z

 et α〜

:An internal modcl

   for sellsorirnotor  

ln

egration

 

Science

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When

 

is

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by

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Sbidera

 M

 

Kawallo

 

K

 et al

:lnverse

dvnainics

 model

    cye  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 α

1

:Temp 〔>ral 

firing

 patterns of

    

Purkinje

 cells 

in

 the cerebellar  ventral  para且occu [us 

dur

    

in9

 〔}cular  

folk

エ“

i

匸1暮 responses  

in

 m〔

)llkeys  I

 

Sirnple

    spikes

 

J

 

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SO

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831

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Kitazawa

 

S

 

Kimura

 

T

 et al

Cerebdlar

 cornplex  spikes     enc(エ

dc

 

b

〔}th 

destillations

 and errors  

in

 arm  movements

    

Nature

 

392

49

1

497

1998

33〕Kawat 〔}M

1;urukawn  K

 et α‘

:Ahierarc

hica且neural

    network  model  

for

 control and 

learning

 of voIuntary     movelllellt

 

Bi

(エ

L

 

Cvbern

 57:169

185

1987

34) 35) 36)

37

38

39

> 40) 4D

42

43

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45) 359

Libet B

 Wright 

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 et al ;

Subjective

 referral of the

timiI19 

fOr

 a consCiousness  sensory  experiCllCe ;・

fUnc

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ior]sys

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 Brain 1

2

193

224

1979

前 掲 青18)

ppl47

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E

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Lederman

 

Sj

:The

golf

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illuslon:Evldence

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ill

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193

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