行動科学・神経科学・計算論の融合的アプローチによる身体運動の統一理論モデルの構築

カップに手を伸ばすときなど、ヒトは運動距離があらかじめ決まっていても、どのくらいのスピード(運動速度)で、どのくらいの時間(運動時間)動かすか、は決 まっていない場合がある。つまり、運動距離が決定していたとしても、どのような運動を実行するかは一意に定まらない冗長な問題である。従来の研究では、脳 はエネルギーや報酬を最適にする動作を選択していると示されている。しかし、一定の運動距離において、一方(e.g., 運動速度)が決まれば、他方(e.g., 運動速 度)が決まるため、脳がどちらを決定しているかは明らかではない。そこで、本研究では、運動学習課題を利用し、脳が運動速度と運動時間のどちらを決定してい るのか明らかにする。 被験者はマニピュランダムを握り、手の位置を反映した画面上のカーソルを、画面上のターゲットまで動かす腕到達運動課題を対象に実験 を行った。この時、運動中のカーソル位置は表示せず、最終地点のみを表示させることで、被験者は最終位置を適切にターゲットに合わせることを目指す。 画面 上のターゲットの距離を7cm, 10cm, 13cmに設定すると、被験者は運動速度および運動時間を変化させることが明らかとなった。続けて、ターゲットの距離を10cm に固定したまま、カーソルの表示位置を徐々に変化するカーソルシフト外乱に適応させた。カーソルが実際の位置より3cm 遠くに表示されるように変換を加えた 場合、運動距離を7cmにしなければならない。カーソルが実際の位置より3cm 近くに表示されるように変換を加えた場合、運動距離を13cmにしなければならない。 運動適応の結果、運動速度は運動距離と同じように変化しているのに対して、運動時間は常に一定であることが明らかとなった。これらの結果から、運動速度と 運動時間の両者のうち、運動速度は適応変化しやすく運動時間は適応変化しにくいことが明らかとなった。

カップに手を伸ばすときなど、ヒトは運動距離があらかじめ決まっていても、どのくらいのスピード(運動速度)で、どのくらいの時間(運動時間)動かすか、は決 まっていない場合がある。つまり、運動距離が決定していたとしても、どのような運動を実行するかは一意に定まらない冗長な問題である。従来の研究では、脳 はエネルギーや報酬を最適にする動作を選択していると示されている。しかし、一定の運動距離において、一方(e.g., 運動速度)が決まれば、他方(e.g., 運動速 度)が決まるため、脳がどちらを決定しているかは明らかではない。そこで、本研究では、運動学習課題を利用し、脳が運動速度と運動時間のどちらを決定してい るのか明らかにする。 被験者はマニピュランダムを握り、手の位置を反映した画面上のカーソルを、画面上のターゲットまで動かす腕到達運動課題を対象に実験 を行った。この時、運動中のカーソル位置は表示せず、最終地点のみを表示させることで、被験者は最終位置を適切にターゲットに合わせることを目指す。 画面 上のターゲットの距離を7cm, 10cm, 13cmに設定すると、被験者は運動速度および運動時間を変化させることが明らかとなった。続けて、ターゲットの距離を10cm に固定したまま、カーソルの表示位置を徐々に変化するカーソルシフト外乱に適応させた。カーソルが実際の位置より3cm 遠くに表示されるように変換を加えた 場合、運動距離を7cmにしなければならない。カーソルが実際の位置より3cm 近くに表示されるように変換を加えた場合、運動距離を13cmにしなければならない。 運動適応の結果、運動速度は運動距離と同じように変化しているのに対して、運動時間は常に一定であることが明らかとなった。これらの結果から、運動速度と 運動時間の両者のうち、運動速度は適応変化しやすく運動時間は適応変化しにくいことが明らかとなった。