Development of an experimental system for motor learning using virtual reality technology

スポーツのように練習によってスキルの上達を図るためには“失敗に学びながら覚える”ことが重要である。例えば、視覚目標に向かって手を伸ばす運動（到達運動）は、ガラスプリズムを用いて視野を水平方向にずらすと、初めは虚像に手を伸ばすので目標との間に誤差が生じるが、この誤差は運動を繰り返しながら減少していく（プリズム適応）。次にプリズムをはずして到達運動を行うと、当初は逆方向の誤差が生じ（後効果）、再び運動を繰り返しながら回復する。この過程は脳の可塑性による「運動学習」で説明されている（Kitazawa et al., J. Neurosci. 1995）。本研究課題は、プリズム適応の誘発と解析にヘッドマウントディスプレイ（HMD）とバーチャルリアリティ（VR）技術を組合せ、次の仕様を備えた実験システムを開発する。(1) ガラスプリズムを使わない視界シフト、(2) シフトの方向と大きさを可変、(3) 視界遮断等の映像効果の付加、(4) ハンドコントローラによる運動の検出、(5) ダーツ(ボール当て)ゲームのVR空間、(6) 様々な条件下のVR空間で運動学習を誘導。(1)から(3)の仕様を満たす２種類のプロトタイプシステムは構築済みである。2022年度は、これらシステムの有効性の検証と改良のための健常被験者実験の実施と、所属機関のオープンキャンパス等を利用した脳科学の啓発を視野に入れた研究展開を予定した。新型コロナウイルス感染症の影響が続き、十分な研究成果を得るには至らなかった。一方、健常被験者実験を実施し、視界を遮断する映像効果がプリズム適応に影響することを確認した。また、所属機関オープンキャンパスにおいて、本システムを活用した運動学習の体験コーナーを実施し、参加者の好評を得た。しかしながら、研究計画の大幅な遅延を解消することはできず、研究計画全体の４０％程度の達成に留まっている。

スポーツのように練習によってスキルの上達を図るためには“失敗に学びながら覚える”ことが重要である。例えば、視覚目標に向かって手を伸ばす運動（到達運動）は、ガラスプリズムを用いて視野を水平方向にずらすと、初めは虚像に手を伸ばすので目標との間に誤差が生じるが、この誤差は運動を繰り返しながら減少していく（プリズム適応）。次にプリズムをはずして到達運動を行うと、当初は逆方向の誤差が生じ（後効果）、再び運動を繰り返しながら回復する。この過程は脳の可塑性による「運動学習」で説明されている（Kitazawa et al., J. Neurosci. 1995）。本研究課題は、プリズム適応の誘発と解析にヘッドマウントディスプレイ（HMD）とバーチャルリアリティ（VR）技術を組合せ、次の仕様を備えた実験システムを開発する。(1) ガラスプリズムを使わない視界シフト、(2) シフトの方向と大きさを可変、(3) 視界遮断等の映像効果の付加、(4) ハンドコントローラによる運動の検出、(5) ダーツ(ボール当て)ゲームのVR空間、(6) 様々な条件下のVR空間で運動学習を誘導。(1)から(3)の仕様を満たす２種類のプロトタイプシステムは構築済みである。2022年度は、これらシステムの有効性の検証と改良のための健常被験者実験の実施と、所属機関のオープンキャンパス等を利用した脳科学の啓発を視野に入れた研究展開を予定した。新型コロナウイルス感染症の影響が続き、十分な研究成果を得るには至らなかった。一方、健常被験者実験を実施し、視界を遮断する映像効果がプリズム適応に影響することを確認した。また、所属機関オープンキャンパスにおいて、本システムを活用した運動学習の体験コーナーを実施し、参加者の好評を得た。しかしながら、研究計画の大幅な遅延を解消することはできず、研究計画全体の４０％程度の達成に留まっている。