運動生成・認知メカニズムにおける時間・空間制約に関する研究

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(1)本研究では、ヒト腕の運動系のモデルからFitts' lawを含めたヒト腕運動制御の説明を試みた。ヒト腕の運動生成過程として、(1)軌道計画、(2)運動指令信号の生成と腕への伝達、(3)運動の実行、というプロセスを想定した。また、(2)の運動指令信号の伝達過程でノイズが混入すると仮定し、これを終端誤差等の原因と考えた。さらに、運動時間が短くなるとトルクは大きくなる、という関係に注目した。ノイズを考慮した終端誤差の計算、トルクと運動時間の関係より、我々が導出したヒト腕運動制御のモデルは、Fitts' lawにスティフネスに関する項とトルクのS/N比に関する項を追加した形として整理された。このモデルを検証するため、10名の被験者に対し、複数の目標運動時間を設定した2点間到達運動実験を実施した。実験の結果より、全被験者について、実データが示した傾向はモデルと一致し、モデルの妥当性が確認された。また、計測した運動距離、終端誤差、スティフネス、トルク、ノイズからモデルによって推定した運動時間と、計測した運動時間を比較した。この結果、モデルは運動時間をよく推定できることが確認できた。(2)ヒト腕運動時間推定の計算理論の構築を目指した実験を実施した。我々は、順序的運動を経由点によってセグメントしたときに、滑らかな軌道生成が可能な運動時間に関する計算理論を明らかにしている。我々の理論が、生成系の計算理論として妥当性があるかを被験者実験によって検証した。最初に、1個および2個の経由点を設定した運動を計測し、理論の妥当性を確認した。次に8の字のような大小の円の運動を計測し、大小の円について理論の妥当性を確認し、等時性の説明の可能性について検討した。