2022 Fiscal Year Annual Research Report
Experimental study of visual stability
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20H01788
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| Research Institution | Japan Women's University |
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Principal Investigator |
竹内 龍人 日本女子大学, 人間社会学部, 教授 (50396165)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉本 早苗 広島大学, 人間社会科学研究科(総), 助教 (80773407)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 視覚 / 仮想現実空間 / 身体動作 / 恒常性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
眼や頭、体の動きにより網膜像は時空間的に断続しているにも関わらず、世界は安定していると感じられる。視野安定の古典的モデルでは、サッカード情報を伝達する動眼神経系からの信号に基づいて、速いシステムが入力信号の変化を予測し、サッカード毎に網膜座標表現を高速でアップデートする。この速いシステムとは別に、観察者の周囲の状況について、視点不変的な環境座標表現を時間をかけて構築する遅いシステムの存在が指摘されている。前者については実験的証拠が示されているが、後者については未解明の点が多い。本研究では、仮想現実(VR)空間において、遅いシステムが環境内の空間認識精度向上をもたらし、身体と環境とのスムースなインタラクションを可能にするという仮説を実験的に検証することを目的とした。
昨年度は、実験参加者にVR空間内を歩行させた上で運動している物体の大きさを推定させる実験や、VR空間内において身体動作を伴う視覚探索実験を行った。これらの実験から、実験参加者が身体動作を行い、かつ注意資源が枯渇している場合には物体の大きさ判断が不正確になるということ、またVR空間と2次元空間では視覚探索の様式が異なることがわかった。
そこで本年度は、VR空間における視覚探索の研究を続けるとともに、そもそもVR空間において大きさの恒常性が成り立つのか否かを探る実験を行った。その結果、視覚探索時には徐々に視線特性が変化していくこと、およびポンゾ図形を用いた大きさ判断は網膜座標情報に基づくことがわかった。これらの実験結果から、環境座標の表現は必ずしも外界の座標の正確なコピーではなく、また網膜座標系からの情報をも利用している可能性が示唆された。こうした知見は、環境座標構築の機序解明、および身体運動と環境座標との関係性の解明に向けた有用な手がかりになると考えられる。
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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
これまでに、仮想現実(VR)空間において3種類の実験を同時に遂行している。一つ目は視覚探索実験であり、小さい要素刺激から構成された輪郭線の検出における環境座標表現の効果を検討することを目的とした。この実験から、ある物体の検出においては、 その物体を構成する垂直成分が大きな役割を示すことを見いだした。今回の発見は、網膜座標上にてみられる「斜め効果」とは異なり、重力方向依存的な垂直成分にのみ感度がよいことを意味する。身体動作が伴う場合には、環境座標上における垂直成分が物体認識の鍵になることを示しており、実際に脳内で環境座標が構築されている証拠となると考えられる。 また視覚探索中の視線パターンを測定したところ、視線一回の注視時間やサッカード振幅が徐々に変化することがわかった。これらの変化は環境座標構築のプロセスと関連していると考えられる。
二つ目の実験では、実験参加者は仮想空間上を歩行あるいは静止した上で、運動あるいは静止している物体の大きさを判断した。この際には注意資源を操作した。その結果、身体運動が伴う時に注意資源が枯渇すると、物体の大きさが過大評価されることがわかった。これは身体運動により環境座標が構築されるが、その結果として必ずしも物体に関する形状判断の精度が高まるわけではないことを示唆している。
そこで、三つ目の実験として、実際の3次元空間内やVR空間内で大きさ判断が正しく行われているのかをポンゾ図形により調べた。その結果、大きさ判断は網膜座標系に依存する形で不正確になることがわかった。これらの点は新しい知見であるという点から、進捗状況としては概ね順調に進んでいるといえるが、当初の仮説と大きく異なる点についてはさらなる検討が必要となる。
これらの研究には、研究代表者、研究分担者に加えて、大学院生2名（和崎夏子、橋本悠那）が研究協力者として参加している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究計画では視野安定性をもたらす機序としての遅いシステムに焦点を当てている。環境座標はどのように構築されているのか、また、構築された環境座標は環境内の物体に関する認識精度を向上させるのか、といった疑問を実験により明らかにすることを目的としている。これまでの多くの研究では、実験参加者は着席し、その頭部は固定されていた。しかしながら、環境座標表現が身体と環境とのインタラクションに関与するのであれば、身体移動の検討が視野安定性の機序解明への鍵となる。そのために、本研究においては実験を全て、実験参加者が自由に動ける仮想現実空間や実際の3次元空間で行っている。
まず今年度の研究から、環境座標の構築が視覚探索時における視線パターンの変化から読み取れる可能性が示唆された。その一方で、環境座標が構築されていると想定される条件において、身体運動が伴われる場合には接近する物体の大きさ判断にエラーが生じること、および静止した物体の長さ判断において恒常的に過小評価が生じることもわかった。これらの結果は、視覚系が網膜座標情報をも利用していると想定すると説明できる可能性がある。
そこで研究の最終年度においては、網膜座標系と環境座標系の相互作用の解明を目的とした研究を進める。具体的な内容は以下の2点である。（1）VR空間や3次元空間において、物体と観察者との距離を操作し、大きさの恒常性がどの範囲まで成り立つのかを明らかにする。その際にはポンゾ図形に加えて、その他の幾何学的錯視をもたらす図形も用いる。2次元画面におけるデータも取得し、VR空間や3次元空間における特異性も併せて検討する。（2）VR空間内で実験参加者に方向してもらい、同時に物体の大きさ弁別および速度弁別を行う。そしてこれらの判断が網膜座標系に依存しているのかあるいは環境座標系に依存しているのかを明らかにする。
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Research Products
(7 results)
