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2015/1/9
知覚心理学：概要
• 日常生活のほとんどは，
「探索→選択→認知→行動」の繰り返し
知覚心理学
６．知覚と行動
ブレインサイエンスシリーズ17
「脳と運動」丹治 順著 共立出版
視知覚の役割
– 「探索」と「選択」に関係する注意機能
– 物体「認知」を支える記憶（知識）システム
– 知覚と「行動」の関係？
１）自分の移動（ロコモーション）に関
する視覚からのフィードバック
1. 物体認知
– 対象物の認知
– 獲物や天敵のカテゴリー判断
2. 状況の把握
– 顔色をうかがう
– レスポンデント条件付け
移動にともない網膜上のイメージは変化する
3. 外界に対する適切な行動の支援
– 障害物をよけて歩く
– 道具を使う
光流動（Optical flow）
ロコモーション
– 我々は光を知覚しているのではなくて，包囲光配
列を通して，媒質と物質の境界面の情報を知覚
している
飛行時の光流動
着陸時の光流動
• ギブソン 「生態学的視覚論」
– 生きていくために，空間の中で行動するために，
我々は知覚している
放射光
包囲光配列
– 境界面の構造・配置から，アフォーダンスを知覚
• それをどう用いることができるか
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視覚誘導性運動に障害のある患者の症例
２）事前のプログラミングとオンラインの調整
• 狭い路地を通ろうとすると，自然に肩を回す
– 肩幅の1.3倍より狭いと肩を回旋する
健常者
右半球損傷患者の左手の動き
• 肩の回旋は，入り口の１ｍ手前から始まる
• 入り口の幅にしたがい，回旋角度が変わる
• 歩行中に障害物を発見してまたぐ
健常者
左半球損傷患者の右手の動き
アプローチ時に遮断しない
またいでいる最中に遮断
Mohagheghi, Moraes, & Patla (2004)
またいでいる最中に遮断しない
アプローチ時に遮断
またいでいる最中に遮断しない
• 前方の小さな障害物をまたいで歩く
またいでいる最中に遮断
① 高さの調節：Max Toe Elevation
② 踏み切り位置の調節：Horizontal Distance
③ これらの協調：Toe Clearance
アプローチ中の視覚
情報の有無が影響
• Toe Clearanceのデータ
またいでいる最中の視覚
情報の有無は影響しない
障害物の高さによら
ず見事に一定，
後足の方が小さい
• Max Toe Elevation
アプローチ中，またいでい
る最中の視覚情報の有無
が影響
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結果のまとめ
３）運動学習
• どの条件でも，決してつまづかない
– 障害物の数歩手前までに十分な情報を得ている
• アプローチ中の遮断により，踏切位置はより手前に，踏み
越える余裕は大きくなる
– 先にまたぐ足の高さは，またぐ最中の視覚の影響を受ける
– 後からまたぐ足の高さはアプローチ中の視覚の影響を受けない
» 後行する足の高さは事前に決定している
1. 適応的運動学習
– 個々の運動を速やかに正確に行うことを学習
2. 連続的運動学習
– 複数の運動を組み立てて一連の滑らかな動作と
して行うことを学習
– 障害物が高くなっても，いつも同じ余裕でまたぐ
• （視覚入力がある場合）先行する足は22㎝，後行する足は
15㎝
• ⇒事前に動作を計画するが，アプローチ中や実行中の視覚
情報を基に微調整して，無駄なくなめらかに実行している
適応的運動の例
Grip force-load force coupling
４）適応的運動学習
ぎこちない運動
滑らかで素早い運動
柔軟な運動
• 繰り返しにより学習が進む
– 機械的な繰り返しではなく，多様な動作で繰り返し行うこ
とが重要 「繰り返しなき繰り返し」
• 協応構造：複数の構成要素が結合して，全体として
働くシステムの構造
– ヒトの体は，多数の要素からなる複雑な供応構造をもつ
• 制御が難しい
• 多様な運動が可能
• 様々な補償が可能である
腕の持ち上げに合わせてグリップ力を調節している
Imamizu (2010), Review
適応的運動学習：回転マウス学習
実験参加者の課題：
コンピュータマウスを操
作して、画面上を動く
ターゲットにカーソルを
合わせ続ける。
ターゲットとカーソルの間の距離
セッション
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マウス操作に伴う計算
1. 目標軌道の計画：
– 始点と終点を確認して，経路と速度を決定する
– 作業座標は,空間（視覚）座標系
2. 座標変換：
小脳：運動制御や学習に関係する
– 目標軌道を身体座標系に変換する
– 関節の角度や筋肉の長さ
3. 制御：
– 身体座標系の値に基づき運動指令を決定する
セッションの進行に伴うトラッキング誤差の推移
新たな座標変換の学習
誤差学習のモデル
内部モデル（逆モデル）
もともとの
座標変換
目標軌道
（空間座標系）
マウスによらない
目標軌道と正しい運動指令の関数関係を学習
目標軌道
（身体座標系）
マウスにより異なる
新たな座標
変換
（空間座標系）
（身体座標系）
（実際の軌道）
目標軌道と実際の軌道の誤差を計算
閉ループ制御（ぎこちない）⇒開ループ制御（なめらか）
内部モデル（逆モデル）
外界からのフィードバックの時間遅れ
• ある動作を行うために，どのような操作をす
ればよいかを表現する脳内のモデル
– 空間座標系における目標軌道を身体座標系に変
換する変換関数
– 道具によって使い分けることができる
伝達時間
運動指令
脳
効果器
動作・作用時間
外界
感覚器
処理時間
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