2019 Fiscal Year Annual Research Report
Functional coupling of environment-mind-posture in virtual reality: postural threat and habituation
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19H03982
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| Research Institution | Jobu University |
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Principal Investigator |
井田 博史 上武大学, ビジネス情報学部, 准教授 (20392194)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
関口 浩文 上武大学, ビジネス情報学部, 教授 (20392201)
竹内 成生 上武大学, ビジネス情報学部, 准教授 (10329162)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 立位バランス / ヴァーチャルリアリティ / 予測性・代償性姿勢調節 / 経頭蓋磁気刺激 / 姿勢性恐怖 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，ヴァーチャルリアリティにおける姿勢性恐怖と立位・歩行バランス制御の関係について，高所環境への適応効果（馴化）の検証も含めて，神経生理学的評価にもとづいて解明することである．特に，姿勢の崩れに応じる予測性・代償性姿勢筋活動，および経頭蓋磁気刺激で導出される皮質脊髄路入出力特性の2つの神経生理指標を含めて姿勢応答を評価する．到達目標として以下の3つを掲げる．
目標G-1：ヴァーチャル高所での立位バランスを理解する
目標G-2：ヴァーチャル高所での歩行バランスを理解する
目標G-3：ヴァーチャル環境曝露による高所馴化を検証する
当該年度は本研究計画の初年度にあたり，また当初予定になかった実験室の移動を行うことになったため，主に姿勢実験環境の再設営と新規に導入する映像機器の動作確認，および各目標に関係する予備実験を実施することとした．
まず目標G-1に関して，本研究課題で使用を予定している360°カメラとヘッドマウントディスプレイを用いて約10mの高所環境を呈示したところ，平地と比べて静止立位中の姿勢動揺が増大することが分かった．これは先行研究の指摘に沿うものであり，実験において意図される姿勢性恐怖の誘発が可能であることが確認できた．また目標G-2に関する予備実験からは，踏み出し動作の様式が支持脚の予測性姿勢筋活動に影響を及ぼすこと，特に前脛骨筋の活動量と足圧中心の最大後方変位量との間に正の相関関係があることを示唆する結果を得た．その他，経頭蓋磁気刺激によるヘッドマウントディスプレイへの影響についても検証を行い，予備実験の結果とあわせて，本実験において対象とする下肢筋および刺激強度の設定などについて方針を定めた．
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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
当該年度の前半は，新実験室において姿勢実験環境を再設営するための期間とした．これにともない目標G-1の実験計画は一部先送りしたが，3次元自動動作解析システムを中心とした姿勢計測系の再整備により利便性が向上し，またヴァーチャル視覚刺激呈示に用いるヘッドマウントディスプレイなどの映像機器の動作確認も順調に終えた．さらに前倒し使用申請による追加配分を受けて，次年度に予定していた姿勢計測系の追加整備分についても先行して完了させ，目標G-1については本実験を実施できる段階まで到達した．加えて，ヘッドマウントディスプレイを装着した状態で経頭蓋磁気刺激をする実験上の問題についても慎重に検証を行い，本実験における条件設定に関する方針が概ね定まった．
一方，目標G-2については，関連する先行研究計画の実験データの解析結果をまとめ，成果公開を進めつつ研究組織内外でディスカッションを行った．これをふまえて視覚環境や動作課題などの設定について検討を進め，また予定より早く予備実験を終えた．よって目標G-2についても当初計画どおり次年度内に本実験を完了できる見込みである．なお目標G-3については2年目より着手する計画であるため，現段階の進捗には関係しない．
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| Strategy for Future Research Activity |
一部先送りされた目標G-1の実験計画については，被験者実験を次年度前半に完了させることとする．実験における運動課題は両脚静止立位保持とし，条件設定はヘッドマウントディスプレイ装着有無の視覚呈示（ヴァーチャル環境，実環境）と高床台で設定する床面高（高所，低所）とする．ヴァーチャル視覚刺激には実環境条件と同一視点から撮影した360°カメラ画像を用いる．外乱応答実験では，外力印加後の代償性姿勢調節筋活動（筋電図積分値，筋活動オンセットなど）を評価する．また経頭蓋磁気刺激応答実験では，皮質脊髄路入出力特性（運動誘発電位振幅など）を評価する．あわせて足圧中心軌跡，主観的印象（恐怖心，実在感など），皮膚電気活動の測定も行う．その後データ解析を行い，以降の年度にまたがって研究成果の公開に向けた作業を進める．
一方目標G-2については，予定より早く予備実験を終えており，これも次年度内に本実験を実施する．運動課題は静止立位からの一歩踏み出し動作とし，条件設定は目標G-1と同じく視覚呈示（ヴァーチャル環境，実環境）と床面高（高所，低所）とする．主動作（遊脚足部挙上）発生前の予測性姿勢筋活動（筋電図積分値，筋活動オンセットなど）を主評価項目とし，あわせて足圧中心軌跡，下肢動作キネマティクス（運動速度，関節角度など），主観的印象，皮膚電気活動の測定も行う．その後データ解析と成果公開を順次行っていく．
目標G-3については，次年度中に少数名の被験者を対象とした予備実験を実施するところまでを予定し，方針が定まり次第本実験に移行する．実験ではヴァーチャル環境および実環境で高所視覚環境曝露を行い，呈示条件によって曝露前後の立位バランス制御に関する各神経生理指標がどのように変化するか調べる．
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