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巻頭言日本バーチャルリアリティ学会誌第 13 巻 3 号 2008 年 9 月

巻頭言心を伝える VR
−あなたのカラダの中にある不思議な波−

吉澤誠

東北大学

1．意志を取り出すにはられます．fMRI や光トポグラフィーなどの手段により，Web マ ガ ジ ン WIRED VISION の「 バ イ オ ニ ク ス 」

最近では，脳神経学的研究などでも意識あるいは心に(http://wiredvision.jp/news/theme/bionics/) の記事に見られついて盛んに研究がなされています．しかし，簡単な方るように，最近 Brain computer interface (BCI) あるいは法で意識や心の振舞いを定量化できるようになるまでに

brain machine interface (BMI) の研究が盛んに行われていは，まだだいぶ時間がかかるでしょう．

ます．考えるだけで外部世界に影響を与えることができ意志・意思あるいは意識は自覚できるものであり，大れば，これは究極的なヒューマン・インタフェースであ脳を中心とする活動と考えられています．しかし，我々ることは間違いありません．昔，このような研究は SFの身体および意識自体も，意識には上らない脳活動に的な夢物語でしたし，脳波研究の亜流として冷たい視線よって支配されています．すなわち，自律神経系によるを浴びていました．

支配です．

しかし，これが現実になれば，四肢麻痺患者のための「自律」神経系は文字通り自動的に内臓機能を調整す非常に役に立つツールとなるばかりでなく，軍事的な応るための制御系です．血液循環，消化，呼吸，発汗，お用可能性としては多大なものがあります．実際，昔からよび代謝のような不随意な機能を制御しています．

米軍は攻撃用ヘリコプターにおけるパイロットの意志を

特に自律神経系は心と密接に関係しており，自律神経読み取って自動的に照準設定を行うためのシステム開発

系の振舞いを通して人間の心を捉えようとする多くの研を行ってきました．このような BCI 研究とともにコッ究がなされて来ました．その方法としては，神経に直接クピットのヒューマン・インタフェースとして HMD が電極を刺すのではヒューマン・インタフェースとして役開発されたのは有名な話です．に立ちませんので，できるだけ非侵襲的で簡便な方法が現在では，脳波を使ったゲームのコントローラー理想的です．

(http://wiredvision.jp/ news/ 200709/ 2007091123. html) や脳波マウス (http://www.watch.impress.co.jp/ akiba/ hotline/

3．不思議な波を使う

20080802/ etc_brain.html) などがすでに市販されつつありこれまでよく用いられてきたのは心臓の振舞いです．

ます．

心臓の主な役割は血液を体内に循環させるポンプの働きですが，昔から「心は心臓に宿る」という見方がなさ

2．心を反映するにはれてきました．「心臓」とは文字通り「心」の「臓器」

BCI や BMI は人間の意志を外部に取り出そうとするであるという解釈です．このような見方がなされてきたものです．しかし，取り出すべきものとしては，人間の理由は，人の心を表す喜怒哀楽や精神的緊張を反映して意志や意思以外にも広い意味での意識あるいは心が考え心拍数や血圧などが大幅に変動するところにあると思わ4

巻頭言

JVRSJ Vol.13 No.3 September, 2008

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れます．このような心臓血管系に現れる反応を「情動反ドフォワード制御とみなされます．このような場合「血応」と言います．

圧が低くなったら心拍数を高めよ」というような，結心拍数や血圧などのような循環系パラメータは比較的果に基づいて行うフィードバック制御では間に合いませ

簡単に計測できるため，これらによって人間の感情や精ん．また，暖かい部屋から急に寒いトイレに入ったとき神的ストレスを推定しようという試みがなされてきましに血圧が上がったり，急に立ち上がっても血圧が下がらた．しかし，循環系から得られる信号は複雑で，再現性ないのは，反射的に血管が締まるからであって，心拍数が低く，個人差が大きいなどの問題があるため，決定的が急激に上がったからではありません．
言い換えれば循環系には，血圧 → 心拍数 → 血圧 → 心な方法はまだ十分に得られていません．
私たちの研究室では，心拍数や血圧などに含まれるい拍数 → ････という閉じたループを作っている状態と，わゆる Mayer 波を使う方法を提案しています．Mayer 波

血圧変動に関係しない心拍数変動や心拍数変動に関係しとは約 10 秒周期 ( 約 0.1Hz) のゆらぎ成分のことを言いない血圧変動が生じる，ループが開いた状態があるといます．意識に登ることはありませんが，自律神経系の働うことです．ρmax はこの状態変化を示す一つの指標です．

きで，心拍数や血圧は約 10 秒に 1 回の割合で微妙に高興奮したりびっくりしたりしても心拍数に変化が現れまくなったり低くなったりしています．そこで私たちは，すが，心拍数だけを見たのでは，この制御ループの強さ

心拍数と血圧の Mayer 波成分同士の関係性の強さを表の度合いはわかりません．

す ρmax と呼ぶ指標を時々刻々記録しました．すると，何この性質に着目し，これまで私たちは，手振れの多いもせず静かに座っているときには ρmax が大きいのです

映像を見続けたりしたときに生じる映像酔いの影響や，が，何らかの生理的・精神的ストレスを与えると，これ好感を抱く映像や不快感を催す映像を見たときの反応，が小さくなることを見出しました．

あるいは，年齢や健康との関連性などが，Mayer 波に関連する指標である ρmax に反映されることを明らかにしてきました．この指標は，「心を伝える VR」をはじめ，い4．なぜ揺らぐのか？
安静時には，循環系は心拍数を操作して血圧を調整すろいろな場面で応用できることが期待されています．

るようなフィードバック制御をしています．一方，出力それではなぜ，Mayer 波のような約 10 秒周期のゆら結果を用いずに操作量を決めるフィードフォワード制御ぎが発生するのでしょうか？これまでいろいろな説が唱を行う場合もあります．これは，循環系の応答は遅いとえられてきました．血管運動を支配する交感神経系に関いう弱点を補うときに有効となります．

係することは確かですが，現在のところ決定的な理由は例えば，突然外敵が出現したときに取る行動は「戦うまだ見出されていません．心拍数などの生体信号に含まか逃げるか」です．そのための準備行動として，脳は「血れるカオス・フラクタル的な成分である有名な 1/f ゆら管を広げ，心拍数を高めて，筋肉に流す血流を多くしてぎと同様に，発生原因が謎のままです．

おけ」という指令を出します．これは予測を伴うフィー【略歴】
吉澤誠（YOSHIZAWA Makoto）

東北大学

サイバーサイエンスセンター 先端情報技術研究部教授

1983 年 3 月 東北大学大学院工学研究科博士後期課程修了 ( 工学博士 )．同年 東北大学工学部助手，1991 年 豊橋技術科学大学工学部助教授，1994 年 東北大学大学院情報科学研究科助教授，2001 年 東北大学情報シナジーセンター教授，2008 年より現職．人工心臓の知的制御・監視，バーチャルリアリティの医療応用，映像の生体影響評価，遠隔医療に関する研究などに従事．専門は生体制御工学．著書『Medical applications of virtual reality inJapan, Metin Akay and Andy Marsh (Eds.) Information Technologies in Medicine, John Wiley & Sons(2001)』，『システム制御工学，朝倉書店 (2006)』．

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