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Hierarchical understanding of adaptation to a new relationship between the eye and the body

Publicly Offered Research

Project AreaHyper-adaptability for overcoming body-brain dysfunction: Integrated empirical and system theoretical approaches
Project/Area Number 22H04774
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Complex systems
Research InstitutionToyohashi University of Technology

Principal Investigator

北崎 充晃  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90292739)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Keywordsバーチャルリアリティ / 視覚運動協応 / 知覚
Outline of Research at the Start

バーチャルリアリティを用いて,「通常とは異なる視覚-身体関係」を作り出し,それによって人の知覚と行動がどのように変わるか,その可塑性を明らかにすることを目的とする。本研究では,通常とは異なる環境として「眼と身体の関係」を操作し,中長期の順応により人の認知行動の可塑性を「意識的行動戦略の水準」,「無意識的行動の水準」,「知覚の水準」で心理物理実験により明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、バーチャルリアリティを用いて,「通常とは異なる視覚-身体関係」を作り出し,それによって人の知覚と行動の可塑性を明らかにすることを目的とした。
バーチャルリアリティ空間に頭部の後ろに眼(バーチャルカメラ)がついている身体を実装し、6名が12日間に及ぶ順応実験を行った。その結果、日が進むにつれて歩行軌跡が滑らかになり、歩行時間が短くなった。初日と最終日のみに行った歩行経路パタンについても最終日に有意な成績向上が見られ、身体運動学習が一般化していることが示された。学習が進むにつれて体幹方向と頭部方向の差が小さく、安定する傾向があり、身体運動の階層性も学習によって獲得されることが示唆された。
頭の回転量に対して、視線が向いている方向を自由に変えられるシステムを開発した。実際の頭部方向に対するバーチャルな視線方向は可変ゲインとして操作可能とし、バーチャルリアリティ空間ならびに360度カメラを用いて実空間に実装した。たとえば、実空間では、360度カメラで撮影した映像に対して、頭部が向いている方向に応じてゲイン2倍に増幅した人の視線方向の映像を提示することで、頭部は90度横を向いているだけなのに真後ろを観察することができる。このシステムを使うことで、身体的負荷が少なく、全周囲を観察することが可能となった。そのユーザビリティをSUS質問紙で評価したところ、ゲイン1倍の通常視野のシステムと比較しても有意な低下は見られなかった。バーチャルリアリティ空間では、ドライビングシミュレーターに実装することで、頭部を少し動かすことで左右や後ろが見やすくなり、後方走行や駐車が容易となることが示された。本システムの継続利用によって、頭部運動と眼球運動の相対的割合が変化することが示された。つまり、人は新しい視覚-身体関係を学習し、それに最適化するように行動を変化させることが示唆された。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results)

  • [Journal Article] Embodiment and task performance in finger reaching of shared and joint hands2024

    • Author(s)
      勝俣 安伸、鳥海 智志、井上 康之、Harin Hapuarachchi、北崎 充晃
    • Journal Title

      Transactions of the Virtual Reality Society of Japan

      Volume: 29 Issue: 1 Pages: 27-37

    • DOI

      10.18974/tvrsj.29.1_27

    • ISSN
      1344-011X, 2423-9593
    • Year and Date
      2024-03-31
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Shared Avatar for Hand Movement Imitation: Subjective and Behavioral Analyses2023

    • Author(s)
      Katsumata Yasunobu、Inoue Yasuyuki、Toriumi Satoshi、Ishimoto Hiroki、Hapuarachchi Harin、Kitazaki Michiteru
    • Journal Title

      IEEE Access

      Volume: 11 Pages: 96710-96717

    • DOI

      10.1109/access.2023.3312179

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Temporal visuomotor synchrony induces embodiment towards an avatar with biomechanically impossible arm movements2023

    • Author(s)
      Hapuarachchi Harin、Ishimoto Hiroki、Kitazaki Michiteru、Sugimoto Maki、Inami Masahiko
    • Journal Title

      i-Perception

      Volume: 14 Issue: 6 Pages: 1-17

    • DOI

      10.1177/20416695231211699

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Effect of connection induced upper body movements on embodiment towards a limb controlled by another during virtual co-embodiment2023

    • Author(s)
      Hapuarachchi Harin、Hagiwara Takayoshi、Ganesh Gowrishankar、Kitazaki Michiteru
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 18 Issue: 1 Pages: e0278022-e0278022

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0278022

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Embodiment learning of stretching arm: Differences in stretching methods2022

    • Author(s)
      中川 航太朗、井上 康之、Harin Hapuarachchi、杉本 麻樹、稲見 昌彦、北崎 充晃
    • Journal Title

      Transactions of the Virtual Reality Society of Japan

      Volume: 27 Issue: 4 Pages: 341-351

    • DOI

      10.18974/tvrsj.27.4_341

    • ISSN
      1344-011X, 2423-9593
    • Year and Date
      2022-12-28
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Effects of Source Location, Loudness, and Understanding of Speech on Interpersonal Distance in a Virtual Environment2023

    • Author(s)
      Takahashi, K., Inoue, Y., and Kitazaki, M.
    • Organizer
      he 29th ACM Symposium on Virtual Reality Software and Technology (VRST 2023)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Deforming Skin Illusion by Visual-tactile Stimulation2023

    • Author(s)
      Haraguchi, G. and Kitazaki, M.
    • Organizer
      The 29th ACM Symposium on Virtual Reality Software and Technology (VRST 2023)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Design of body transformation experience2023

    • Author(s)
      Murakami, T., and Kitazaki, M.
    • Organizer
      ICAT-EGVE 2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] VRアバターにおける視触覚統合を用いた皮膚変形感覚の誘発2023

    • Author(s)
      原口岳丸、北崎充晃
    • Organizer
      日本バーチャルリアリティ学会第28回大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 自律動作する義手の運動時間が身体性に及ぼす効果2023

    • Author(s)
      HAPUARACHCHI HARIN, 井上康之、北崎充晃
    • Organizer
      日本バーチャルリアリティ学会第28回大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 後頭部視界をもつ身体の運動学習2023

    • Author(s)
      小野寺琉、北崎充晃
    • Organizer
      日本バーチャルリアリティ学会第28回大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] The Effect of Posture on Virtual Walking Experience Using Foot Vibrations2023

    • Author(s)
      Nakamura, J., Ikei, Y., and Kitazaki, M.
    • Organizer
      Augmented Humans 2023
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] バーチャルリアリティによる身体編集と認知行動の拡張2023

    • Author(s)
      北崎充晃
    • Organizer
      電子情報技術産業協会(JEITA) 電子ディスプレイの人間工学シンポジウム2023
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] mbodiment of an Avatar with Unnatural Arm Movements2022

    • Author(s)
      Hapuarachchi, H., Ishimoto, H., Sugimoto, M., Inami, M., and Kitazaki, M.
    • Organizer
      2022 IEEE International Symposium on Mixed and Augmented Reality (ISMAR)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Embodiment of an Unnatural Avatar studied in VRChat Laboratory2022

    • Author(s)
      Hapuarachchi, H., Ishimoto, H., Kato, Y., and Kitazaki, M.
    • Organizer
      2023 the 7th International Conference on Virtual and Augmented Reality Simulations (ICVARS 2023)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 逃走する眼:身体と視覚の関係の解体2022

    • Author(s)
      小野寺琉,三村龍矢,廣瀬修也,井上康之, 北崎充晃
    • Organizer
      日本バーチャルリアリティ学会第27回大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 3眼アバターロボット:ユーザの視野を相互共有するテレプレゼンスシステム2022

    • Author(s)
      井上康之、北崎充晃
    • Organizer
      日本バーチャルリアリティ学会第27回大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] バーチャルリアリティを用いた身体と認知の拡張2022

    • Author(s)
      北崎充晃
    • Organizer
      電子情報技術産業協会(JEITA) ディスプレイデバイス部会 人間工学検討グループミニシンポジウム
    • Related Report
      2022 Annual Research Report

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Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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