2017 Fiscal Year Research-status Report

視線計測に基づく随意運動の視覚運動変換メカニズムに関する研究

Research Project

Project/Area Number	16K00235
Research Institution	Toyohashi University of Technology
Principal Investigator	福村直博豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90293753)
Project Period (FY)	2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords	アイ・ハンド・コーディネーション / 線描画 / 視線計測 / 固視点 / 運動の間欠性
Outline of Annual Research Achievements	ヒトが線を正確に描くには視覚情報が重要であるが，腕運動に反映されるには遅れがあるため，事前計画によるフィードフォワード制御と腕の位置を予測する最適フィードバック制御を使い分けていると考えられている．この制御戦略の違いが視線情報に反映されているのではないかと考え，曲線をなぞる運動中の視線情報を計測した．これまでの解析で手本軌道の曲率の高い部分を描き終わった直後にSaccadeの発生頻度が高くなる傾向を示したため，より長い曲線軌道を用い，時間統制などが異なる様々な条件でなぞり運動の計測実験を行った．実験の結果，制御戦略が運動の途中で変化しやすいであろう，事前計画の時間が短く描画時間が長い時間統制条件でSaccade頻度が変化する傾向が多く見られ，仮説を支持した．また，なぞり誤差が小さい被験者にこの変化が出やすい傾向が見られたため，このような眼球運動パターンはなぞり運動の精度向上に寄与している可能性が示唆された．また，動くターゲットを手で追うManual Trackingにおいて，ターゲットの動きの周波数成分よりも低い周波数成分が手の運動に現れる運動の間欠性と呼ばれる現象があり，これが視線情報の遅れと関係しているという仮説がある．この運動間欠性と視覚情報処理との関係を調べるため，Manual Trackingのタスク（タスク１）に加え，表示されている軌跡上を移動する点を追うタスク（タスク２）と，表示されている軌跡を同様な速度でなぞるタスク（タスク３）での運動の間欠性と視線情報の関係を調べた．その結果，タスク２，タスク３においても運動の間欠性は見られたが，そのパワーは減少した．さらに，眼球運動はタスク１，２，３の順でFixationの割合が増加しており，ターゲットの運動の予測をして視線情報の遅れを補償することで，間欠性の成分を下げていることが推測される結果となった．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 今年度の研究成果より，曲線を描くTracing運動における視線位置の特徴をつかむことができた．Tracingの場合には手本である軌跡とペンの位置の誤差情報が重要である最適フィードバック制御が主であると考えられ，特に描くのが難しい曲率の大きな点付近を重視し，その付近でFixationを長めにしてペンがその点を通るのを確認していることを確認できたことが一つの成果であると考えている．一方，これまで主に行ってきたTracingのタスク中の個々のSaccadeなどの眼球運動の解析では，眼球運動パターンに試行ごと及び個人差があってデータに大きなばらつきがあるために，傾向をつかむことが難しかったが，今年度に新たに着目した，Manual Tracking運動で報告されてきた運動の間欠性と眼球運動との関係を調べる観点は，試行ごとの変化を見ることができるため，今後の解析において有効な手法であると考えられるため．
Strategy for Future Research Activity	腕運動中の視覚情報の役割をより明確にするために，TracingやDrawing運動において被験者に与える視線情報を制限することによる眼球運動の変化を見る．また，運動の間欠性に着目したデータをより詳細に解析し，眼球運動の特徴から腕運動の制御スキームを推定することを試みる．これらの知見からフィードフォーワード制御とフィードバック制御の組み合わせによる人の腕運動の制御モデル構築を目指す．
Causes of Carryover	購入を予定していた眼球運動の解析ソフトウェアが，予定していたものよりも機能制限されたバージョンでも十分であったことと，同様に購入を予定していたタッチパネルの応答速度が十分な速度でなかったため，より小さいサイズであるが応答速度が速いタッチモニタに変更したため．