2019 Fiscal Year Annual Research Report
Technology for Embodiment of Augmented Human
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19H01121
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
前田 太郎 大阪大学, 情報科学研究科, 教授 (00260521)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
古川 正紘 大阪大学, 情報科学研究科, 助教 (40621652)
安藤 英由樹 大阪大学, 情報科学研究科, 准教授 (70447035)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 人間機能拡張 / ニューロフィードバック / 意識下身体応答 / Extra Body / Mismatch Negativity |
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| Outline of Annual Research Achievements |
追加身体への感覚運動順応を長期定着させるために意識下レベルでの反復学習を実現することを試みた．追加身体（ExtraBody）として構築した皮膚触覚・力覚・関節感覚の伝送フィードバック付きの追加腕を改造して用いた．これまでの順応段階では，感覚伝送と意図推定制御によって，感覚情報の把握と，運動の随意性については，RHI研究と同等の自己所有感・自己主体感計測を基準とした場合，RHI実験と同様の「筆でこする」「指でなぞる」といった視覚と触覚の統合刺激によって自己所有感が，能動的／受動的な運動の再現性によって自己主体感が十分な強度で生じるものの，両者の統合指標としての能動的な自己位置再現においてその順応量が最大でも60%程度に縮退することが確認されている．このため，研究の初年度となるH31/R1年度において，この指標において反復学習効果の検証を実現できるだけの安定性を持った実験環境を構築した．
身体拡張を促進するニューロフィードバック技術において利用が想定されるMismatch Negativity（MMN）の検出において，単一感覚による感覚１次手がかりである「刺激の極性変化（なぞり刺激の方向）」の頻度における少数刺激に対するMMNと，マルチモーダルな感覚間の関係としての２次手がかりである「感覚間の極性の整合性」の頻度における同様のMMNが，複合的に生じる可能性が不可避である問題の解決に着手し，本提案技術において利用が期待される２次手がかりをMMNの主応答とする刺激条件を見いだした．さらに運動生成モデルにおける感覚運動の相互予測性モデルを提唱した．
スツルムリウビル型連想記憶回路モデルの等価距離空間への変換記述と節の仮想化による記憶容量の増加として，－時間連続事象中で時間離散化された情報のゼロ表現の有用性明らかにした．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度の成果として身体拡張を促進するニューロフィードバック技術の構築を進めた．同技術において利用が想定されるMismatch Negativity（MMN）の検出において，単一感覚による感覚１次手がかりである「刺激の極性変化（なぞり刺激の方向）」の頻度における少数刺激に対するMMNと，マルチモーダルな感覚間の関係としての２次手がかりである「感覚間の極性の整合性」が低頻度で不整合になる現象における同様のMMNが，独立でなく従属的に生じる組み合わせが不可避である問題の解決に着手し，本提案技術において利用が期待される２次手がかりをMMNの主応答とする刺激条件を見いだした．また本研究の基点となった基盤A「バーチャルサイボーグの研究」において最大順応量60%をもたらしたキー条件である皮膚温度感覚の中性化を狙って感覚遮断実験を行った．全身に同感覚遮断をもたらすフローティングタンクを利用し，感覚遮断中にGVSを用いて自己移動感覚変容の効果を確認した．さらに本研究では定在波の節を情報表現に用いるスツルムリウビル型連想記憶回路モデルを提案し，記憶形成過程の離散／連続の構造から身体意識を記述することを試みている．連続な物理事象からの信号を時間離散的に抽象化された脳内情報に変換・記憶する過程を数理的に記述・シミュレーションし，ヒトの主観が形成する自己運動イメージの分節化を現象的に説明し，その分節化を予測した．この解析においては同記憶モデルによって，つもり制御に用いられる「身体運動イメージに対応した意識下身体応答＝『構え』の抽出」を端緒として，連続な物理状態としての身体状態を，つもり制御におけるCountableな分節数に分割・分類して記銘・想起する「身体運動イメージの記憶・再現の過程の自己組織化」を目標としている．本年度はその解析的なモデル記述の検証と数学的な裏付けの証明についての考察を進めた．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は，本年度に続いてニューロフィードバック技術を用いた身体拡張の促進技術の改良を進めながら，新たに身体意識の形成原理について仮説の検証と，現象説明への適用を試みる．数理モデルを軸においた機能仮説とシミュレーション検証によって，ヒト被験者の応答の解析と生起する現象の予測を行う．身体意識もまた記憶によって形成・保持されていると考察し，身体意識の記述を可能にするヒトの記憶形成モデルを構築する．本提案の定在波の節を情報表現に用いるスツルムリウビル型連想記憶回路モデルはPredictive Coding仮説に基づく脳波の挙動モデルとの対応関係があり，ニューロフィードバック中の脳波の応答モデルの観点からも，現象の記述性と予測性が期待される．
さらに次年度は本年度に追加身体（ExtraBody）として検証した身体装着型のインタフェースに対する身体拡張技術に対して，新たな追加身体としての遠隔型のハンドーアイシステムを想定し，これを介した没入作業環境を構築し，スケーリング変換と速度変換を制御軸に置いた身体拡張技術について検証する．いわゆる『手長・足長」に相当する身体意識の変容が期待できる条件となるが，同時に小さな身体動作で等価的な動作を可能にするという拡張身体の動きの軽快化の効果についても検証する．特に変換倍率の拡大に，ヒトの持つ身体意識のリアリティがどこまで順応可能であるかを確認する．この過程に対しても，ニューロフィードバックによる身体意識変容の促進効果を検証していく．
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Research Products
(8 results)
