受動的運動経験が運動学習に及ぼす影響の解明

• 研究課題/領域番号: 16H03219
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 身体教育学
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 近藤 敏之 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60323820)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円); 2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2018年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2017年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2016年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
• キーワード: ロボット / 運動学習 / 事象関連脱同期 / 運動主体感 / ロボットマニピュランダム

研究成果の概要

本研究では，視覚運動回転変換下の上肢到達運動課題を，ロボットマニピュランダムにより受動的に経験する３つの実験群（運動企図条件，運動指令条件，運動指令＋誤差フィードバック付与条件）と能動的に実行する対照群の4グループに分けて学習させ，その運動学習成績から運動企図の有無，運動指令の随意的生成の有無，誤差フィードバックの有無が，それぞれ事後の能動的運動学習に及ぼす影響を分離して評価した．実験の結果，受動運動経験であっても，誤差フィードバックがある場合には，事後のアフターエフェクトが大きく，有意な学習効果があることが明らかになった．

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の実験の結果から，ロボットによって受動的に運動を経験する際の運動司令の随意的な生成と，運動方向に関する予測誤差をフィードバックすることが，運動学習を促進することが明らかになった．この結果は，受動的な運動経験であっても，それが「自分の身体を動かしているのは自分自身であるという感覚」である運動主体感を持たせ，かつ予測誤差を視覚提示することで，運動学習が可能であることを示唆している．ロボットを利用したリハビリテーションを効果的にするための条件について学術的に明らかにするものであり，かつ脳卒中患者が増加している現代社会では社会的意義も大きいと考えられる．

研究成果

• [国際共同研究] レディング大学(英国)
• [国際共同研究] University of Reading(英国)
• [国際共同研究] University of Reading(United Kingdom)
• [雑誌論文] Coordination of human movements resulting in motor strategies exploited by skilled players during a throwing task (2019)
  • 著者名/発表者名: Tran Bao Nguyen、Yano Shiro、Kondo Toshiyuki
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 14 号: 10 ページ: e0223837-e0223837
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0223837
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Temporal Structure in Haptic Signaling Under a Cooperative Task (2019)
  • 著者名/発表者名: Thorne Nicolas、Honisch Juliane J.、Kondo Toshiyuki、Nasuto Slawomir、Hayashi Yoshikatsu
  • 雑誌名: Frontiers in Human Neuroscience 巻: 13
  • DOI: 10.3389/fnhum.2019.00372
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] On-Body Sensor Positions Hierarchical Classification (2018)
  • 著者名/発表者名: Sang Vu、Yano Shiro、Kondo Toshiyuki
  • 雑誌名: Sensors 巻: 18 号: 11 ページ: 3612-3612
  • DOI: 10.3390/s18113612
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Target-directed motor imagery of the lower limb enhances event-related desynchronization (2017)
  • 著者名/発表者名: Kitahara Kosuke、Hayashi Yoshikatsu、Yano Shiro、Kondo Toshiyuki
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 12 号: 9 ページ: e0184245-e0184245
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0184245
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 身体意識に基づく脳内身体表現生成・更新ダイナミクスのモデル化とそのリハビリ応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 淺間 一, 近藤敏之, 温 文
  • 雑誌名: 計測と制御 巻: 56 ページ: 175-180
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Inclination of standing posture due to the presentation of tilted view through an immersive head-mounted display (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuji Ohmura, Shiro Yano, Junji Katsuhira, Masato Migita, Arito Yozu, Toshiyuki Kondo
  • 雑誌名: The Journal of Physical Therapy Science 巻: 29 ページ: 228-231
  • NAID: 130005241458
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Awareness of movement does not facilitate robot-assisted passive motor learning (2016)
  • 著者名/発表者名: Takashi Sakamoto, and Toshiyuki Kondo
  • 雑誌名: Advanced Robotics 巻: - 号: 1-2 ページ: 24-28
  • DOI: 10.1080/01691864.2016.1249026
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 没入型ヘッドマウントディスプレイの認知心理学実験への活用事例 (2016)
  • 著者名/発表者名: 近藤敏之, 長嶺 伸, 大村優慈, 矢野史朗
  • 雑誌名: 日本神経回路学会誌 巻: 23
  • NAID: 130005268383
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Functional connectivity analysis of NIRS recordings under rubber hand illusion to find a biomarker of body ownership (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Arizono, Y. Ohmura, S. Yano, and T. Kondo
  • 雑誌名: Neural Plasticity 巻: 2016 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1155/2016/6726238
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 把持運動下の筋力発揮パターンと視覚フィードバックの違いが事象関連脱同期に及ぼす影響 (2020)
  • 著者名/発表者名: 中屋敷弘晟, 戸敷 創, 林 叔克, 矢野史朗, 近藤敏之
  • 学会等名: 第32回自律分散システム・シンポジウム
• [学会発表] Effects of motor load and visual feedback on event-related desynchronization (2019)
  • 著者名/発表者名: Kosei Nakayashiki, Hajime Tojiki, Yoshikatsu Hayashi, Shiro Yano, Toshiyuki Kondo
  • 学会等名: 第3回ヒト脳イメージング研究会
• [学会発表] Motor learning through voluntary but passive motor experience (2018)
  • 著者名/発表者名: Yuuki Fukuda, Shiro Yano, and Toshiyuki Kondo
  • 学会等名: The Second International Symposium on Embodied-Brain Systems Science
  • 国際学会
• [学会発表] Emergence of long range temporal correlations in cooperative tasks (2018)
  • 著者名/発表者名: Nicolas Thorne, Juliane Honisch, Toshiyuki Kondo, Slawomir Nasuto, Yoshikatsu Hayashi
  • 学会等名: The Second International Symposium on Embodied-Brain Systems Science
  • 国際学会
• [学会発表] Motor Learning through Cooperative Motor Experience (2018)
  • 著者名/発表者名: Kotaro Nishimura, Yoshikatsu Hayashi, Shiro Yano, and Toshiyuki Kondo
  • 学会等名: IEEE 2018 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (MHS2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Motor planning attenuates event-related spectral power of EEG (2018)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Kondo, Hajime Tojiki, Yoshikatsu Hayashi, and Shiro Yano
  • 学会等名: The 40th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBS)
• [学会発表] Olfactory Cues to Enhance Simultaneous Motor Learning in Opposing Force Fields (2017)
  • 著者名/発表者名: Eiko Matsuda, Daichi Misawa, Shiro Yano, and Toshiyuki Kondo
  • 学会等名: IEEE 2017 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (MHS2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Age effects on smooth pursuit arm movement (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirotaka Yoshida, Takeru Honda, Arito Yozu, Jongho Lee, Shinji Kakei, and Toshiyuki Kondo
  • 学会等名: Society for Neuroscience 2017 Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Approach towards reduction of phantom limb pain using immersive virtual reality system (2017)
  • 著者名/発表者名: Shin Nagamine, Akira Ishii, Shiro Yano, Toshiyuki Kondo
  • 学会等名: International Neurorehabilitation Symposium (INRS 2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Sequential Movement Has Equivalent Generalization Ability to Discrete Movement in Force Field Motor Learning (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Imura, Shiro Yano, Toshiyuki Kondo
  • 学会等名: International Neurorehabilitation Symposium (INRS 2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Muscle Synergy Analysis in Darts Throwing (2017)
  • 著者名/発表者名: Tran Nguyen Bao, Shiro Yano, and Toshiyuki Kondo
  • 学会等名: The 39th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBS)
  • 国際学会
• [学会発表] Learning process and Sense of Agency:Bayesian Learning or Not (2016)
  • 著者名/発表者名: Shiro Yano, Hiroshi Imamizu, Toshiyuki Kondo, Takaki Maeda
  • 学会等名: 2016 IEEE International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (MHS2016)
  • 発表場所: 名古屋大学（名古屋市千種区不老町）
  • 国際学会
• [学会発表] Development of a System for Quantitative Evaluation of Motor Function Using Kinect v2 Sensor (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirotaka Yoshida, Takeru Honda, Jongho Lee, Shiro Yano, Shinji Kakei, and Toshiyuki Kondo
  • 学会等名: 2016 IEEE International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (MHS2016)
  • 発表場所: 名古屋大学（名古屋市千種区不老町）
  • 国際学会
• [学会発表] Volatile Auditory Stimulus Has Negative Effect on Neurofeedback Training for Motor Imagery-Based BCI (2016)
  • 著者名/発表者名: Hajime Tojiki, Shiro Yano, Toshiyuki Kondo
  • 学会等名: SICE Annual Conference 2016
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市竹園）
  • 国際学会
• [学会発表] Rhythmic Movement Has Equivalent Generalization Ability to Discrete Movement in Force Field Motor Learning (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Imura, Shiro Yano, Toshiyuki Kondo
  • 学会等名: SICE Annual Conference 2016
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市竹園）
  • 国際学会
• [学会発表] Analyzing Effects of Variance in Kinematic Parameters on Performance and EMG in Dart Throwing (2016)
  • 著者名/発表者名: Tran Nguyen Bao, Shiro Yano, Toshiyuki Kondo, and Truong Quang Dang Khoa
  • 学会等名: 2016 IEEE Sixth International Conference on Communications and Electronics (ICCE 2016)
  • 発表場所: Novotel, Ha Long, Vietnam
  • 国際学会
• [図書] 身体性システムとリハビリテーションの科学2 身体認知 (2018)
  • 著者名/発表者名: 近藤敏之, 今水 寛, 森岡 周（編）
  • 総ページ数: 276
  • 出版者: 東京大学出版会
  • ISBN: 4130644025
• [図書] 運動失調のみかた、考えかた―小脳と脊髄小脳変性症― (2018)
  • 著者名/発表者名: 筧 慎治, 李 鍾昊, 鏡原康裕, 本多武尊, 吉田大峰, 近藤敏之, 三苫 博
  • 総ページ数: 358
  • 出版者: 中外医学社
  • ISBN: 4498228901
• [図書] 運動失調のみかた,考えかた（宇川義一（編））小脳症状の病態生理─診察，検査: II-12 文字のトラッキング (2017)
  • 著者名/発表者名: 筧 慎治, 李 鍾昊, 鏡原康裕, 本多武尊, 吉田大峰, 近藤敏之, 三苫 博
  • 総ページ数: 358
  • 出版者: 中外医学社
  • ISBN: 9784498228900
• [図書] Advances in Intelligent Systems and Computing (2017)
  • 著者名/発表者名: Akira Ishii, Toshiyuki Kondo, and Shiro Yano
  • 総ページ数: 1172
  • 出版者: Springer
• [備考] 東京農工大学近藤研究室
  • URL: https://www.livingsyslab.org/
• [備考] 東京農工大学 工学府情報工学専攻／工学部情報工学科 近藤研究室のホームページ
  • URL: http://www.livingsys.lab.tuat.ac.jp/