脳波から読み取る脳の予測能力：脳は物体の動きをどのように予測しているのか？

ヒトが物や機械などの物体を操作する際、我々の脳は物体の動きや物体が身体に及ぼす影響を予測しながら自らの身体を制御している。本研究では、運動中の脳波信号から物体の動きの予測に関与する脳部位、情報表現、脳部位間の情報の流れを可視化することで、外部環境の変化を予測する脳内メカニズムの計算論的なモデル化を目的とする。また、脳の構造的な変化をもたらすことが知られている運動トレーニングを行うことによって、物体の動きの予測に関与する脳機能も変化するかを検証し、運動学習や適応も含めた運動制御に関する脳内情報処理機構の理解を目指す。本研究では、具体的な研究課題として以下の三つ課題を設定する。まず、バーチャルリアリティを用いたボールキャッチング実験環境の構築（課題１）を行う。次に、ボールの動きの予測に関する脳内情報処理の可視化とモデル化（課題２）を行う。最後に、複数のボールのジャグリング運動をトレーニングすることによる脳機能の変化の検証（課題３）を行う。2022年度は、バーチャルリアリティ技術を用いたジャグリングシステムに関して、実環境においてボールを投げる際の手の動きに近い動きで仮想世界のボールを投げられるようにシステム改良を行った。また、改良したジャグリングシステムを用いて、三つのボールによるジャグリングを仮想空間内でトレーニングする実験を実施するとともに、トレーニングによる脳活動の変化を脳波信号を解析することで検証した。仮想空間内でのジャグリングのトレーニングによる実空間のジャグリングスキルの変化に関する解析結果を国際会議や国内の学会にて発表した。

ヒトが物や機械などの物体を操作する際、我々の脳は物体の動きや物体が身体に及ぼす影響を予測しながら自らの身体を制御している。本研究では、運動中の脳波信号から物体の動きの予測に関与する脳部位、情報表現、脳部位間の情報の流れを可視化することで、外部環境の変化を予測する脳内メカニズムの計算論的なモデル化を目的とする。また、脳の構造的な変化をもたらすことが知られている運動トレーニングを行うことによって、物体の動きの予測に関与する脳機能も変化するかを検証し、運動学習や適応も含めた運動制御に関する脳内情報処理機構の理解を目指す。本研究では、具体的な研究課題として以下の三つ課題を設定する。まず、バーチャルリアリティを用いたボールキャッチング実験環境の構築（課題１）を行う。次に、ボールの動きの予測に関する脳内情報処理の可視化とモデル化（課題２）を行う。最後に、複数のボールのジャグリング運動をトレーニングすることによる脳機能の変化の検証（課題３）を行う。2022年度は、バーチャルリアリティ技術を用いたジャグリングシステムに関して、実環境においてボールを投げる際の手の動きに近い動きで仮想世界のボールを投げられるようにシステム改良を行った。また、改良したジャグリングシステムを用いて、三つのボールによるジャグリングを仮想空間内でトレーニングする実験を実施するとともに、トレーニングによる脳活動の変化を脳波信号を解析することで検証した。仮想空間内でのジャグリングのトレーニングによる実空間のジャグリングスキルの変化に関する解析結果を国際会議や国内の学会にて発表した。