私の研究

私の研究
前庭三半規管の心理学〜外界の認識を支える三半規管のはたらき〜

末次晃（すえつぐ あきら）

いわき明星大学 教養学部教授

１．はじめに三半規管からの情報は、こうした空間内での頭本稿では前庭三半規管（以下、三半規管とす部の回転を知覚するためだけに使われているわける）を取り上げます。三半規管は、平衡感覚を司ではありません。視覚や聴覚と協調することで、る感覚器です。この三半規管からの情報が視覚や外界の認識にも関わっています。たとえば、暗室

聴覚からの情報とどのように統合され、外界の認で、実験参加者を回転装置に座らせ、重力軸まわ識が成立しているのかを検討した研究を紹介しまりで等速に回転させます。しばらくして、急ブす。とはいっても、なぜ心理学で三半規管を研究

レーキをかけて回転を停止します。このとき、三対象としているのか、多くの方が疑問に思われる半規管には回転方向とは逆向きの回転加速度が加ことでしょう。そこで、研究は何を目指しているわります。時計回り（参加者の右手方向）で回転のか、最初にその目的と意義について簡単に述べしていた場合、逆の、左方向への回転加速度となます。

ります。この結果、身体はすでに静止しているにもかかわらず、逆方向へ回転しているような感覚

２．三半規管のはたらきが起きます。

三半規管は、両側の内耳にある感覚器で、三次

このとき目の前に静止光点を提示すると、回転元空間内での頭部の回転加速度を検出しているセ感覚と同じ方向に光点が動いて見える錯視（見かンサーです。三半規管では回転加速度を検出してけの動き）が生じます。この錯覚は動眼回転性錯いますが、それに続くプロセスで回転加速度情報視（oculogyral illusion）と呼ばれる、三半規管刺から回転速度や回転角度が算出されています。身

激誘発性の錯視です。また、この錯覚には、実際体が回転すると、当然のことながら自分の身体がの位置よりも光点が回転感覚の方向にずれて見え回転している感覚が生じます。これは回転加速度る、見かけの位置がずれるといった現象も起きまを検出し、そこから、どれくらいの速さで、どれす（図１参照）。くらいの角度回転したのかを算出している仕組みが備わっているおかげです。

48

福島の進路 2017. 10

以上のような現象は、われわれの見ている世界が、視覚情報のみから成立しているのではなく、

私の研究

図１ 現象の模式図 時計回りの等速回転（時計回り）停止後の例を上から図示した。観察者の物理的正面に提示した光点が、回転加速度の方向に動いているかのように知覚されるとともに、位置も同じ方向にずれて知覚される。

図２

時計回り方向での回転停止後の、見かけの動きの大きさおよび位置の平均推定値の時間的変化。横軸は回転停止からの経過時間（秒）。縦軸はマグニチュード推定値で、「０」が正面、プラスが左方向、マイナスが右方向を表す。

三半規管からの身体の動きの情報も使われている者はほぼいませんでした。

ことを示しています。視覚情報と身体感覚情報で視覚刺激には LED の光点を用いました。参加ある三半規管からの情報とが何らかの形で統合さ者の前方、物理的な正面に LED を設置し、点滅れ、その結果がわれわれの見ている視覚世界であさせました。見かけの動きの測定では１秒間光点るということです。したがって、視覚世界の成立を提示し、どれくらいの距離を移動したように見を理解するためには、三半規管からの情報が視覚えたかを答えてもらいました。見かけの位置ずれ情報とどのように統合されているか、そのプロセに関しては、動きが知覚されると位置判断が難しスを明らかにすることも必要となります。

くなるので、0.1秒だけ光点を提示し、それが自分の正面からどれくらいずれているのかを報告し

３．見かけの動きと位置ずれの時間応答特性
これまでの動眼回転性錯視の研究では、同じ刺てもらいました。急ブレーキをかけてから120秒間、４秒ごとに計30試行測定しました。

激に対する見かけの動きと位置ずれの時間経過を結果を図２に示します。見かけの動きの大きさ比較した報告はありませんでした。そこでまず手は指数関数的な減少を示しています。これは三半始めとして、基本的な特徴である時間応答特性を規管からの回転速度信号の時間応答特性の特徴と調べました。見かけの位置ずれを生じさせる三半一致しています。このため、見かけの動きは三半規管からの情報は、回転速度を時間で積分した回規管からの回転速度信号を反映していることが裏

転角度信号が使われていると考えられていますが、付けられたと言えます。

それを実験的に検証することが主な目的でした。

一方、見かけの位置は、急ブレーキをかけてか実験では、暗室で、実験参加者を回転装置に座ら、約20秒かけて増加し、その後、漸次的に減少らせ、重力軸まわりで等速（72度/秒）に回転さするパターンを示しています。これは、三半規管せた後、急ブレーキをかけて回転を停止する方法

からの回転速度信号を時間で積分し、回転角度にで三半規管に刺激を加えました。これは、インパ変換したものと特徴が一致しています。

ルス状の刺激に対する時間応答特性を調べている

これらの結果から、動眼回転性錯視の見かけのことに相当します。なお、72度/秒は５秒で１回転

動きは回転速度信号と視覚信号とを加算的に統合する比較的ゆっくりとした回転であり、実験参加していること、見かけの位置では、回転速度信号者への負担は軽く、気分が悪くなったりする参加

を時間積分した回転角度信号と視覚信号との加算

福島の進路 2017. 1049

私の研究

図３−１

統制条件と遅延条件の見かけの動きの大きさの平均推定値の時間的変化。縦軸のプラスが左方向、マイナスが右方向を表す。２つの条件平均値がほぼ重なっている。

図３−２

統制条件と遅延条件の見かけの位置の平均推定値の時間的変化。縦軸のプラスが左方向、マイナスが右方向を表す。24〜32秒の間、２つの条件平均値がずれている。

過程である可能性が示唆されます。

成り立ちます。

４．視対象の位置がずれて見える仕組み：主５．視覚情報と三半規管からの情報統合は単観的な正面がずれることが原因か？

純な加算なのか？

光点の位置を判断する課題では、「自分の正面時間応答特性の研究から、三半規管からの回転を基準として」光点が左右どちらに、どれくらい速度あるいは回転角度信号と光点の位置に関するの距離が離れて見えるかを判断してもらいました。

視覚情報とが加算されていることが示唆されましつまり、実験参加者が主観的に感じている正面をた。しかしながら、この単純な加算仮説が妥当か位置判断の基準としていました。このことから、どうかは検証する余地があります。単純加算を仮

光点の位置がずれて知覚される現象の背後には、定した場合、見かけの動きの大きさや位置ずれは、基準としている主観的正面がずれている可能性が三半規管からの回転速度や回転角度情報の変化を考えられます。この点を検証する実験を実施しま直接反映しており、それは視覚刺激の有無には影した。実験方法は先に述べたものとほぼ同じです

響を受けない、ということになります。

が、課題を自分の正面を指さしするポインティング課題とした点だけ異なります。

この予測を検証するために、急ブレーキをかけてから光点の提示開始を20秒遅らせた条件（遅延結果は予想された通りでした。実験参加者がポ条件）で見かけの動きと位置ずれを測定しました。

イントした正面は、光点の位置判断課題で見られ単純な加算仮説では、見かけの動き、位置ずれのた位置ずれとほぼ同じ時間経過をたどりました。

大きさは三半規管へ刺激を加えたときからの時間

ただし、向きは光点のずれと逆向きです。こうしの関数として変化しますから、どの時点で視覚刺た結果から、三半規管への刺激による光点定位の激提示を開始してもグラフは重なることが予測さ

ずれの原因は、主観的に感じている正面のずれにれます。

起因することが分かりました。つまり、三半規管実験の結果を図３に示しました。見かけの動きへの刺激によって主観的な正面がずれる→そこにでは（図３−１）２つの条件のグラフがほぼ重な視覚系から光点の位置情報がもたらされる→結果、り、予測どおりの結果となりました。一方、単純主観的な正面がずれた方向とは逆向きに光点の位加算仮説からの予測とは異なり、見かけの位置ず置がずれているように知覚される、という解釈がれはグラフが重なっていません（図３−２）。

50

福島の進路 2017. 10

私の研究
この結果から、見かけの動きは三半規管からの回転速度情報と視覚情報とを単純に加算していること、見かけの位置ずれについては単純加算仮説
では説明できないことが分かりました。この現象の説明は、かなり専門的になりますし、紙面の都合もありますので割愛いたします。

６．視空間内における距離の均一性の一時的な崩れ
これまでの実験では、光点は物理的正面に固定

図４して提示していました。しかし、空間内でのどの位置でも三半規管への刺激の影響は等しいと考え

提示位置べつの見かけの動きの大きさの平均推定値の時間的変化。縦軸のプラスが左方向、マイナスが右方向を表す。ていいものでしょうか？
この点を検討する実験では、物理的正面、物理離が圧縮され、その結果、左位置の光点が正面よ

的正面から左右に15㎝はなれた位置の３つの位置りの位置に知覚されたとも解釈できる結果でした。に光点を提示しました。そして、等速回転停止後、どれか１つの位置に光点を提示し位置の判断を求７．おわりにめました。それを３つの位置について繰り返し実

本稿では、三半規管へ刺激を加えることによっ施しました。結果を図４に示します。これは時計て生じる錯視現象を対象に、外界の認識に三半規回り回転後の結果です。グラフに示したように、管が果たしている役割を調べる研究を駆け足で紹

回転停止直後、左位置に提示した光点の位置は、介してきました。

ほぼ正面と知覚されています。それ以降は、正面では、なぜ三半規管を研究テーマに選んだのか条件を中心として、３つの光点の位置がほぼ等間と改めて振り返ってみると、大学院生当時の指導隔の位置に知覚されています。これは物理的な提教員であった先生の口癖、「他人のやっていない示位置をそのまま正しく知覚していることを示しおもしろいことをしようよ」という言葉の影響がています。したがって、三半規管へ刺激を加えた直大きいと思います。当時、このテーマに取り組ん後、正面を境として左の領域（回転加速度方向のでいる心理学の研究者はほとんどいませんでした。

領域）は、実際よりも正面よりに位置が知覚され流行の研究テーマに取り組むことも大事でしょう。ていることを示す結果となりました。三半規管へのしかしそうではないテーマであっても取り組んで刺激の効果で、位置がずれて知覚されるだけではみると、こころのはたらきの重要な側面を明らかなく、空間の特定領域で距離の均質性が崩れたとにすることができます。三半規管は私にとってそ考えられます。急ブレーキ直後、回転加速度方向うしたテーマであったと思います。

（左方向）に位置する空間領域では、空間内の距＜プロフィール＞
1967年、宮崎県生まれ。2000年３月神戸大学大学院文化学研究科社会文化専攻修了。博士（学術）。2000年４月より神戸大学大学院文化学研究科助手。2004年４月、神戸大学大学院経営学研究科助手。2007年にいわき明星大学人文学部心理学科に准教授として着任。現在、いわき明星大学教養学部教授。専門は実験心理学、認知心理学。

福島の進路 2017. 1051