情報処理学会 インタラクション 2015
IPSJ Interaction 2015

C452015/3/7

自己接触錯覚の原理を用いた指が伸縮する感覚を誘起する装置の考案
小鷹 研理1,a)

石原 由貴1

森 光洋2

概要：近年, 同期的な感覚刺激を呈示することによって, 自己の身体像を変調させる試みがひろく行われているが, それらの錯覚誘導プロセスは基本的に離散的であり, 身体像が拡大したり縮小したりするような動的な過程そのものを明示的に呈示するものではない. 本論文では, 自己接触錯覚の誘導スキーマに加え, 固有感覚と視覚情報を同期することで, 特定の指が連続的に伸縮するような感覚を誘起するシステムを考案したので報告する.

Study on Sense Induction of Extending or Retracting a Finger based on
Self-touch Illusion’s Principle and Visuo-proprioception Correlations
Kodaka Kenri1,a)Ishihara Yuki1

Mori Koyo2

Abstract: Many studies have attempted to distort a body-image by simultaneous stimulation with multiplemodalities. Conventional process of the illusion induction has been discrete, i.e., the subjects could not be
strongly aware of a dynamic process of changing a specific body image. This paper reports a novel system
to induce a subjective feeling of extending or retracting a finger with visuo-proprioception correlations inaddition to self-touch illusion’s principle.

1. 背景の身体であると錯覚させるように）投影する工学的技術は,今後, 極めて重要な意味を持つ.

近年, 人々のコミュニケーションの比重はメディア空間

こうした工学的応用を実現するうえで, 身体所有感（bodyにおける SNS に大きく移行しており, それらは PC やモバownership）や身体像（body image = 身体に対する主観的イルデバイスの操作を通して享受されている. しばしば指なイメージ）の可塑性を巡る近年の脳科学周辺の発見は, 非摘されることとして, メディア空間上のコミュニケーショ常に示唆に富むものである. これらの研究によると, 通常,ンは, 身体を介した現実空間の対面的な状況では考慮され我々は自分自身の身体そのものを所有しているという感覚てしかるべき基本的なモラルが欠落しており, 結果的に暴（所有感）を有するが, 実はこの関係は自明ではなく, 種々力的な言葉が飛び交う様相を呈している. 今後, SNS の場の感覚刺激を同期させることで, 身体像は現実の身体からは, HMD 等を介したより現実に近い空間へと移行するこ遊離し, 人形や映像内のアバター等に対しても身体所有感とが予想される. このとき, メディア空間における社会性をが投射される. これらの錯覚を誘起するうえでの共通の枠設計するうえで, メディア空間における一つ一つの選択が,組みは, １）視界から隠された身体部位への触覚刺激・２）ユーザ自身の身体的行為に由来するものと意識させること対応する疑似身体に対する接触動作を示す視覚刺激・３）は, 重要な指針となる. 従って, メディア空間の中にユーザ

１・２の同期であり, これは 1998 年に発表された Rubberの疑似身体を自然なかたちで（文字通り, それが自分自身
12a)

名古屋市立大学芸術工学研究科
Nagoya, 464–0083, Japan
名古屋市立大学芸術工学部
kenri@sda.nagoya-cu.ac.jp© 2015 Information Processing Society of Japan

hand illusion（以下 RHI, [1]）の誘導スキーマに従うものである. このとき, 疑似身体の射程は, 手などの特定の身体部位のみを切り出したものだけでなく, 身体全体を扱うも893

の*1 へと, その適用範囲を広げている. また, 擬似身体の形ような強烈な錯覚を覚える [8] （このときの身体像の移動態も, マネキンのみならず, 他人の身体 [3]・身体の三次元量は, 手を交差することによって格段に増大することもわ

CG モデル [4] など多岐にわたる.

かっている）.

RHI の誘導スキーマは, 「メディア空間内部の第二の身体」に向けた身体所有感の投射を促進するものである. 工rubber finger

学的応用の観点からは, この「第二の身体」の設計は, メvibration motor+force sensitive resistor

ディアの特性を最大限活用するべく, よりプログラマブルであることが望ましい. 例えば, 主観レベルで身体サイズreceptive fingerが拡大・縮小したり, 手足の長さを伸縮させることができれば, 新しいメディア空間における行動の自由度は大きく広がるだろう. 実際, Ehrsson らは, RHI の誘導スキーマを全身に適用することで, 実際の身体サイズと比して巨大な人形や著しく小さな人形に対する身体像が形成されることを示した [5]. さらに, Ramachandran らは, 前腕部分の極端に長い人形を疑似身体として RHI を誘発した場合でも身体像の投射が生じることを示した [6]. 以上の研究は, 身体像が有している身体サイズに関する可塑性を裏付けるものとして, 重要な知見を提供している. 他方, これらの研究の実験の設計に注目すると, 呈示される擬似身体のサイズは（その大小に関わらず）あらかじめ固定されており, 身体像が拡大したり縮小したりするような動的な過程そのものを, 体験者は明示的に感じることはできない.
我々の研究グループは, 「身体像の動的な変化」に焦点を当て, 我々の脳が有している身体像のより短いタームでの可塑性の特性を探ることを目指している. 本論文では, 特vibration motor

図 1 STI induction system’s overview

自己接触錯覚は, 左右の指や手のそれぞれが（物理的な空隙にも関わらず）結合しているような身体像を与える.
ひとたび, このような新たな身体像が受け入れられると, 擬似身体と身体との空間的関係に変化がない限り, その身体像の空間的位置やサイズが大きく変質することはない. その意味で, 錯覚の獲得プロセスは極めて離散的なものであることに注意が必要である.

2.2 システムの概要
本研究では, 自己接触錯覚の誘導スキーマをベースとして, 身体像を連続的に変容させる感覚を誘起するシステムを新たに考案する. 図 2 に, システムの概要を示す.
MOVABLE STAND

HEAD MOUND DISPLAYに, RHI の誘導スキーマに従って, 特定の指が連続的に伸縮するような感覚を誘起するシステムを考案する.

2. システムの設計

SYNC.

3DCG
BODY IMAGE本研究で構築するシステムでは, 身体像の変容を促すうえでの根幹となる具体的な錯覚誘導スキーマとして, 2005
年に Ehrsson らによって発表された, RHI の変形版である

Self-touch illusion（自己接触錯覚）[7] を誘発する際に使LINEARACTUATOR

図 2 Proposed system overview

われている方式を適用する.
まず, 第一の仕組みとして, 一方の手を可動台に添え, そ2.1 自己接触錯覚
RHI における視覚の影響度は絶大であるが, 自己接触錯の位置を, 可動台に接続されたリニアアクチュエータによって制御することによって, 手の物理的位置そのものを機械覚の研究が示しているように, 視覚が遮断された条件であっ的に変化させる機構を導入する. 可動台の上に添えられるても, 身体像の変容は十分に生じ得る. 我々が既に考案し手は, 図に示すように, 触る側の指（Administrating finger）ている自己接触錯覚の誘起装置では, 図 1 に示すように, 二と触られる側の指（Receptive finger）の二通りが想定され対の振動モータと接触センサをマイコン（Arduino）を介る. 可動台に置かれた一方の手のみが移動している状況で,して接続することで, 眼を閉じた被験者が右手の人差し指両手が相互に結合している自己接触像を維持するためには,で rubber finger を押すと同時に, 右手の人差し指の腹の接（主観的な）結合部に隣接する各部の身体像に関する空間的触面と左手の人差し指の爪の部分に振動刺激を与える. こ

矛盾を逐一補償する必要性が生じる. この補償の方略としのとき, 我々の環境では, 約 20%の被験者が, 左右の手が互ては, もう一方の本来静止している手に関して, （１）「手いに引き合い, 右手が左手の人差し指に直接に触れているを全体として（移動する結合部へと）追従させる」あるい*1

RHI と区別して Full body illusion と呼ばれることもあるが, その錯覚の誘起スキーマは RHI と基本的に同様である [2].

© 2015 Information Processing Society of Japanは（２）「振動に関係している指のみを追従させる」の二つを適用することが有効であると考えられる（実際には, こ894

れら二つの補償パターンを混合するかたちで新たな自己接触像が形成されると考えられる）. 本研究では, とりわけ（２）の主観的イメージを選択的に誘起するために, 第二の仕組みとして, HMD を介して, 特定の指が伸縮する 3DCGアニメーションを, リニアアクチュエータの位置の変化と同期してユーザに呈示する. この同期によって, 主観的に自己接触の感覚を得ているにも関わらず, 一方の手の位置感覚のみが変化しているという不協和を, もう一方の手の指に関する身体像の変容というかたちで解消することが可能となると考えられる.

2.3 実装実装の詳細について述べる. なお, 二対の振動モータと圧力センサを使って自己接触錯覚を誘起する部分の実装については, 前年度の同会議で報告したため省略する [9]. 以
下では, リニアアクチュエータと HMD 内の映像を同期させる部分の実装について解説する.
リニアアクチュエータとして, 前後 16cm の範囲での伸縮が可能な Firgelli 製の L16 シリーズを使用した. これらの動きは, Arduino を仲介させることで, PC 側のアプリケーション Processing から, ほとんど遅延なく制御される. さらに, L16 に内蔵のポテンショメータから, アクチュエータの位置情報を Arduino が受信し, OSC（OpenSound Control）通信によって, , 3D コンテンツ制作用のア

図 3

Appearance of actual implementation

時間的同期が本質的な役割を果たしている [7]. データグ

プリケーションである Unity にリアルタイムで送信する.

ローブ等を用いて, 手の＜運動感覚＞と＜視覚＞刺激を同Unity では, 主に指の CG モデルの動きを扱う. この中で,期させて RHI を誘導する研究も, 近年多く発表されるよう一方の手のいずれかの指の第一関節から先端のみが伸縮すになっている [10][11]. さらに, より最近になって, 心拍情るアニメーションを作成した. Unity がアクチュエータの報といった＜内受容感覚＞（interoception）と＜視覚＞情位置情報をリアルタイムにモニタすることによって, 指の報の同期によって, RHI の効果が高まること [12], あるい

CG モデルの伸縮の度合いとリニアアクチュエータの動き

は, ＜聴覚＞情報と RHI の＜視触覚＞情報を同期することとを同期させることができる. また, Unity 内の映像は, 視で, 手のマテリアルに関する感覚を変質させること等 [13],野角 110 度を有する VR ヘッドセットである Oculus Rift

興味深い報告が相次いでいる.

内のディスプレイに投影される. よく知られているように,翻って, 本システムは, 自己接触錯覚を誘起する触覚間同Oculus Rift には加速度センサが内蔵されており, 装着した期に加えて, HMD 内の CG アニメーションのタイムフレー

ユーザの頭の位置・回転に対して, CG 空間上の視点をリムをリニアアクチュエータの位置変化に合わせることで,アルタイムに追従させることが可能である.

＜固有感覚＞（proprioception）と＜視覚＞との同期を新た

3. 考察 – 本システムの可能性 –に採用している. ＜固有感覚＞は, 骨格筋や関節包, 皮膚に存在する感覚受容器などによって得られる感覚であり, 主1998 年に発表された RHI のオリジナルの誘導スキーマに（目を閉じていても感じられるような）身体各部の位置は, ラバーハンドに触れる＜視覚＞刺激と視界から隠されに関する情報を与えることができる. 主観的に感じられるた実際の手への＜触覚＞刺激を同期する視触覚間の同期に＜固有感覚＞が変容する現象は, もともと proprioceptiveよるものであったが [1], その後, RHI と類似した効果を生drift と呼ばれており, RHI や自己接触錯覚における他の感むには, 種々の感覚を（時間的・空間的に）同期すること覚間同期の副作用として頻繁に観察されてきたものである.

そのものが重要であり, 同期のモダリティーとしては, ＜視本システムでは, ＜固有感覚＞に対して（体験者の運動感覚＞と＜触覚＞の組み合わせ以外でも種々のバリエーショ覚の伴わないかたちで）明示的な変化を与え, 視覚情報とンが存在することがわかった. 例えば, 自己接触錯覚は, そ同期させることによる副作用として, 関連する身体像の変もそも目を閉じた状態で生じるものであり, 触る手の側の容を促進しようとする試みである. この意味で, 本システ

＜触覚＞と, 触られる側の＜触覚＞という二種類の触覚のムは, 従来の関連研究と比較して特徴的な内部構成を持っ© 2015 Information Processing Society of Japan895

ており, 身体像の形成における＜固有感覚＞の役割を探るうえでの貢献が期待される.
今後は, 本システムを使って, どのような要因が身体像の伸縮感覚の強度にクリティカルに影響するかについて検証[10]する. 例えば, 図 2 で示したように, 本システムは, 触る指（Administrating finger）と触られる指（Receptive finger）を相互に入れ替えることで, 二種類の構成をとることがで[11]

きる. これらを比較することで, 触る側の指と触られる側のどちらの指が, より強い伸縮イメージを生みやすいかを[12]

検討することは興味深い. さらに, 錯覚を誘起するうえでの時間的なプロセスをどのように構成するかという点も非常に興味深い問題である. 例えば, リニアアクチュエータが動作する前段階で, あらかじめ安定した自己接触錯覚のイメージを十分に確立しておくことは, その後の, 動的な伸[13]の手に触れる方法 −」, 情報処理学会シンポジウム・インタラクション 2014, B2-6, インタラクティブ発表, 2014
年2月
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K. (2013). Multisensory integration across exteroceptive
and interoceptive domains modulates self-experience inthe rubber-hand illusion. Neuropsychologia, 51(13), 2909
―17.
Senna, I., Maravita, A., Bolognini, N., & Parise, C.
V. (2014). The Marble-Hand Illusion. PloS One, 9(3),e91688.

縮イメージを安定的に形成するうえでの, 重要な前提条件となるかもしれない. また, リニアアクチュエータが動作するタイミングを被験者が十分に意識できるようにすること, 例えば, 被験者の＜運動感覚＞と身体像の伸縮に関わるイベントとの間に, 何らかの因果性を導入することもまた,錯覚に対してポジティブに作用すると考えられる.
以上の要素を考慮した実験系を設計することは, 今後の重要な課題である.
謝辞
本研究の一部は, JSPS 科研費 25540090 の助成を受けたものです. 記して謝意を表します.

参考文献
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小鷹研理, 石原由貴, 「仮想的な身体イメージの獲得を「学習」するための装置 −ラバーハンドを介してもう一方© 2015 Information Processing Society of Japan896