2023年度日本認知科学会第40回大会

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仮想空間における所作を利用した身体伸縮錯覚の誘発
Using gestures in a virtual space to evoke the feeling ofstretching the body.
石原 由貴†
Yuki Ishihara†

金沢工業大学
Kanazawa Institute of Technologyy.ishihara@neptune.kanazawa-it.ac.jp

概要

HMD を用いた簡易で強固な伸縮錯覚の誘発環境につ体験者自身の能動的な運動意思が伸縮錯覚の強度にどのような影響を及ぼすのか明らかにするため, 身体部位に対する受動的・能動的伸縮の提示条件を比較した. 結果, 主観評価においては伸縮が能動的/受動的に行われるかどうか, また伸縮を予期させる身体所作による入力であるかに関わらず, 指の伸縮イメージを視覚的に提示することで, 一定程度の伸縮錯覚の誘起が為されることが示唆された.

いて, 検討を行う. HMD には装着者の頭及び手のモーショントラッキング機能が搭載される場合が多く, 視覚と連動した動作を用いた感覚間同期を作成できる.
また, 鏡を用いた仮想的な腕の運動感覚の誘起実験
においては, 能動的な運動意思が視覚的な運動の提示による運動錯覚を強化することが報告されている[5].
よって, 実験参加者が能動的に身体の伸縮錯覚を行う

キーワード：身体イメージ, VR, 身体変形感 , 身体所有感, 運動主体感

1.

ことで, 強固な伸縮錯覚を誘起できる可能性がある.
しかし伸縮錯覚においては, 体験者自身の能動的な背景運動意思が伸縮錯覚の強度にどのような影響を及ぼす

バーチャル環境を利用し, CG の身体に対して身体所のかは明らかとなっていない. そこで, 本実験では身有感（これは自身の身体の一部であるという感覚）を誘

体部位に対する受動的・能動的伸縮の提示について比起することによる, リハビリテーションへの活用が着較し、体験者自身の能動的な運動意思が伸縮錯覚にど目されている [1]. これらの例では実際の身体とディのような影響を及ぼすのかを明らかにする。

スプレイ上にて提示する CG の身体の間に, 視覚-触覚の同期や視覚-運動感覚の同期を創り出すことで, CG の2.

身体に身体所有感を与えている. そうした研究の一つ

2.1 手の提示条件

方法に, 患部に伸縮錯覚を誘発することにより CRPS など今回提示する条件として, 受動的・能動的伸縮の提示の慢性疼痛を軽減する例がある[2-4]. これらはディスに加え, 伸縮を予期させる身体所作による入力についプレイ上に患部（手・指・膝）が伸び縮みする様子を提ても比較を行う. これは, 隠された実際の指を引っ張示すると同時に, 補助者がその部位を優しく押す/引っると同時に, 指を引っ張る動作を提示した実験[6]におぱることで, 対象となる身体部位があたかも伸縮したいて, 隠された手の指が伸びているかのような感覚をかのような感覚を誘発している[2,3]. この伸縮錯覚は得られたことが報告されていることから, 指の伸縮を視覚提示のみによっても伸縮錯覚の誘起は可能とされ暗示する行為が伸縮錯覚を誘起する可能性があるためるものの[4], その疼痛緩和の程度は視覚-触覚の同期をである.

用いたものよりも劣ることが示されている[3].

本実験では家庭用の HMD（Meta Quest 2）を使用ししかしながら, 触覚を用いる場合には患部に触れ,た左手の人差し指に対する伸縮錯覚の誘発実験を行っ圧を加える補助者が必要となる. 伸縮錯覚による疼痛た. 手のモデルの提示には標準機能として用意されて緩和の効果は繰り返し継続することで高まることが報いるハンドトラッキング機能を用い, 実験参加者の手告されていることから[3,4], 利用者が手軽にリハビリの動きと位置をトラッキングしている.

テーションを実施できる環境を検討することは重要で

実験参加者は HMD を装着した状態で机の上に左手ある. よって簡易で強固な伸縮錯覚を誘起するためにを置き, 人差し指を少し浮かせた状態を保持したまま,は, 触覚に代わる, 視覚と同期可能な他の刺激提示の下記の<手の提示条件>を提示する.

検討が必要となる.

① [Passive-Action] 補助者により指が引っ張られそこで本研究では, 一般家庭向けに販売されている
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るタイミングと同期して提示される人差し指のら奥にかけて 2cm 幅のカラーコードを提示し, 左手の伸縮イメージ（視覚-触覚の同期:受動的に伸縮）

人差し指の腹があると感じる位置の色を回答してもら② [Passive-Toggle] 人差し指の伸縮イメージ（視った.

覚のみ:受動的に伸縮）③ [Active-Action]

表 1 アンケートの設問

体験者自身が右手で左手の指分類

設問

を引っ張る仕草に同期した人差し指の伸縮イメ

指のQ1: 自分の指が普段よりも長くなったかのように感じた

伸縮感

Q2: 自分の指が本当に伸縮しているように感じた

身体

Q3: CG の手が自分の手であるかのように感じたージ（視覚-伸縮運動の視覚的イメージ:能動的に伸縮）④ [Active-Toggle]

所有感
Q4: 指の長さを誰かに操作されているかのように感じた

体験者自身によるコントロー

ラーのボタン操作に同期した人差し指の伸縮イ

自己主体感

メージ（視覚のみ:能動的に伸縮）

Q5: 自分の意思で CG の手を動かすことができるように感じた
Q6: 指の長さを思い通りに変化させることができると感じた⑤ [Control] 目を閉じたまま実験を受ける条件
Control

Q7: もう一本左手の人差し指があるかのように感じた
Q8: 指を直接引っ張られているかのように感じた

2.3 実験参加者
本実験では金沢工業大学の学生 37 名（男性 31 名, 女性 6 名; 平均年齢 21.1 歳; 内男性 1 名のみ左利き）を対象とした人差し指の伸縮錯覚の誘発実験を行った.
2.4 実験手続き
実験参加者はテーブルの前に座り, 事前に仮想空間内で行う操作について口頭で説明を受けた上で, HMD
図 1 各<手の提示条件>における指の伸縮を装着する. HMD 内で提示する仮想空間内には, 実験参加者の前に配置されているテーブルと同じ高さに合それぞれの<手の提示条件>において, HMD 内にて提示わせた CG のテーブルと, 実験参加者の左右の手の位される指の伸縮前・伸縮後の様子を図 1 に示す. いずれ

置・動きと連動した CG の手が表示される. CG のテーの<手の提示条件>においても, 人差し指の最大長はブルの上面中央には指を配置するためのガイドが描か20cm を付加した長さとした. また, 人差し指が伸びる

れ, 実験参加者はこのガイドに合わせて左手の人差し

スピードは, ③[Active-Action]は操作している右手の指を配置する（手のひらを下にした状態）.

ピンチ位置の移動スピードと同様であるが、他の条件

手の配置が完了した後, テーブル上にカラーコード

においては伸縮前の自然な指の長さから, ボタンを押を示した上で左手の人差し指を最大値まで伸ばした様

下して 2 秒後に最大の指の長さとなるよう, 調整した.

子を提示し, 実験参加者から見て人差し指の指の腹のまた, ③[Active-Action]以外の条件においては, 右手は位置がどこにあるように見えるかについて聞き取りを常に実験参加者の膝の上に置かれた.

行った. その後, カラーコードを非表示にした上で指2.2 評価手法の長さを自然な長さへと戻し, 所作による人差し指の主観的評価指標として, アンケートによる評価を実伸縮操作に慣れるため③[Active-Action]条件で実験内施する. 主観的な指の伸縮感, CG の左手に対する身体の手続きについて練習を行った.

所有感, 自己主体感に関連した設問にコントロールを実験時には, 指を最大値まで伸ばす指の伸長（2 秒程合わせて構成された 8 問（表 1）を実験参加者に提示し,度）と指の収縮（2 秒程度）を交互に繰り返し行う. ここれらの項目について 7 件法（−3:全くそう思わない〜の指の伸縮操作フェーズを開始して 27 秒後に, テーブ3:とてもそう思う）で回答を口頭で求めた.

ル上に「Pull」という文字が表示される. この表示の後,さらに, 客観的指標として, 伸縮刺激を提示した人差

実験参加者は直ちに指を最大値まで伸ばし, 伸縮操作し指がどの程度伸びたと感じたかについて計測を行っを開始して30 秒を経過するまで最大値の長さを保持した（ドリフト量の計測）. ドリフト量の計測時には, 仮続けた. その後, 自動的に手の CG モデルが消え, テー想空間上から手のモデルを非表示にした上で, 手前かブル上にはカラーコードが表示される. この状態が提1392023年度日本認知科学会第40回大会

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示された後, 実験参加者は可能な限り素早く左手の人結果（Q7 以外）についてより詳細な分析を行った結果

差し指の腹があると感じる位置の色を口頭で回答した.

を報告する．

この回答後, アンケートの設問を実験者がランダムにアンケート設問毎に, Holm 法による多重比較を行っ読み上げる. 実験参加者は両手をリラックスさせた状

たところ, 指の伸縮感について尋ねた Q1, Q2 の設問に態で, このアンケート 8 問に口頭で回答した.

おいて, ①[Passive-Action]が他の<手の提示条件>と比人差し指の伸縮操作フェーズからアンケートへの回較して有意に評定値が高い傾向が示された（多重比較答までを 1 試行として, 実験参加者 1 名に対し, 5 種のの結果は図 2 のグラフ内に記載）. これは主観レベルで<手の提示条件>をランダムに 2 周分提示した（計 10 試は視触覚が同期する①[Passive-Action]による伸縮感の行. 連続して同じ条件は提示しない順序で提示）. また誘起が最も強力であることを示すものである. 他の条手の緊張をほぐすため, 実験参加者は 1 試行毎に数回件においても確認すると, 目を閉じて実験を受ける⑤

両手を握る・開く動きを行った後, 次の試行に移った.

[Control]のみが他の条件と比較して有意に評定値が低か っ た . ② [Passive-Toggle], ③ [Active-Action], ④

3.

結果[Active-Toggle]の評定値平均はいずれも正の値となっていることから, これらの条件においても①[Passive-

今回は指を浮かせた角度によるノイズでドリフト量Action]には劣るものの, 一定程度の伸縮錯覚の誘起がを正しく計測することができなかったことから, アン確認された. ただし, ②-④の条件間には評定値の有意ケートによる主観的評価のみ報告する.

な差異が見られ無かったことから, 身体部位に対する

図 2 はアンケートの各設問への回答について, 各実受動的・能動的伸縮の提示及び伸縮を予期させる身体験参加者の<手の提示条件>毎の平均を元に, 各アンケ所作による入力であるかどうかについては, 主観的なートに対する実験参加者平均を示したものである. 各伸縮感に影響を及ぼさないことが示唆されている.

設問における<手の提示条件>を要因とした, １要因被また身体所有感について問う Q3 においても, ⑤験者内分散分析を行ったところ, 全ての条件において,[Control]と比較すると, いずれの条件も有意に評定値主効果が有意であった（Q1: F (4, 144) = 38.97, p < .001,が高かった. また, ①[Passive-Action]と比較すると②

𝜂! = .29 ; Q2: F (4, 144) = 40.82, p < .001, 𝜂! = .34 ; Q3: F[Passive-Toggle], ④[Active-Toggle]の評定値は有意に低(4, 144) = 43.32, p < .001, 𝜂! = .36 ; Q4: F (4, 144) = 55.22,かった. ①は視触覚の一致により, 他の条件よりも CGp < .001, 𝜂! = .49 ; Q5: F (4, 144) = 82.04, p < .001, 𝜂!の手に対する身体所有感が高まることが予想された.

= .56 ; Q6: F (4, 144) = 46.82, p < .001, 𝜂! = .40 ; Q7: F (4,しかし, 同じく触覚を用いない③[Active-Action]におい144) = 3.93, p < .001, 𝜂! = .02 ; Q8: F (4, 144) = 67.73, pて①[Passive-Action]との有意な差異が見られなかった< .001, 𝜂! = .46 ;）. 以下, 一定以上の効果量があった

ことは, ボタン入力ではなく, 右手による伸縮所作に

図 2 各アンケート項目における被験者平均

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よる視覚-運動感覚間の同期が, CG の手に対する身体所Action]以外の条件は, 視覚-運動感覚間の同期を超える有感を保持した可能性を示している. ただし平均値に伸縮錯覚への寄与が行われなかったために, 伸縮感の大きな差異は見られないことから, ⑤[Control]以外の差異が確認できなかった可能性がある.

条件では, ほぼ同等の身体所有感が誘起されていたこ

また, 自己主体感に関わる設問（Q4-6）においては,とが考えられる.

③[Active-Action]及び④[Active-Toggle]が他の条件と比自己主体感に関わる Q4, Q5, Q6 のアンケートについ較して有意に自己主体感が高いことを示す結果であって確認すると, Q4 においては①[Passive-Action]がいずたものの, 伸縮錯覚への寄与は見られない. 視覚-運動れの条件よりも評定値が有意に高く, 次点で②感覚間の同期における身体所有感と運動主体感につい[Passive-Toggle]の評定値が他の条件よりも有意に高かて観察した先行研究[7]においては, 運動主体感が無くった. 実験者に指の長さを操作される受動的な体験にとも身体所有感は誘起可能であることが示唆されていおいても, 視触覚の同期した条件が, より強く受動性る. よって伸縮錯覚においても, 能動的であるか否かを印象づける体験をもたらすことが示唆されている.

は伸縮錯覚の強度には影響を及ぼさない可能性がある.

また, 実験参加者が能動的に指の長さを操作する③

ただし, 運動主体感を誘起することによるり, 運動能[Active-Action], ④ [Active-Toggle] を 比 較 す る と , ③

力の向上がもたらされるとされていることから[9], リ[Active-Action]の方が有意に評定値は低く, 伸縮を想起

ハビリテーションの文脈においては, 運動主体感をもさせる所作による入力がボタンによる入力よりも運動たらす環境について検討を続けることは有益と考える.

主体感を強化していることが示唆された. しかしながよって, ドリフト量による客観的指標による計測と,ら Q5, Q6 の設問においては, ③[Active-Action], ④

高い自己主体感がもたらされた条件による疼痛抑制効[Active-Toggle]の間に有意な差異は見られなかった.

果についての計測を, 追実験として行う必要がある.

4.

文献考察

[1] Matamala-Gomez, M., et al., (2019) “Immersive Virtual Realityand Virtual Embodiment for Pain Relief.” Frontiers in Human
Neuroscience, 13, 279.
[2] Preston, C., & Newport, R. (2011) “Analgesic effects ofmultisensory illusions in osteoarthritis.” Rheumatology, Vol.50,pp.2314–2315.
[3] Stanton, T. R., et al., (2018) “Illusory resizing of the painful knee
is analgesic in symptomatic knee osteoarthritis.” PeerJ, 2018(7),e5206[4] Lewis, J. S., et al., (2021) “Visual illusions modulate bodyperception disturbance and pain in Complex Regional Pain
Syndrome: A randomized trial.” European Journal of Pain,25(7), pp.1551–1563.
[5] Metral, M., et al., (2013). “Trying to Move Your Unseen Static
Arm Modulates Visually-Evoked Kinesthetic Illusion.” PLoSONE, 8(11), e80360.
[6] Byrne, A., & Preston, C. (2019). Mr Fantastic Meets The
Invisible Man: An Illusion of Invisible Finger Stretching.
Perception, 0(0), 030100661882106.
[7] Kalckert, A., & Ehrsson, H. H. (2014). “The moving rubber hand
illusion revisited: comparing movements and visuotactile
stimulation to induce illusory ownership.” Consciousness andCognition, 26, pp.117–132.
[8] K. Matsumiya, (2021).“Awareness of voluntary action, rather
than body ownership, improves motor control.” Scientificreports, 11 (1), 418.

本実験環境においては伸縮が能動的/受動的に行われるかに関わらず, 指の視覚的伸縮イメージによって一定程度の伸縮錯覚の誘起が見込まれることが示唆された. 伸縮感についてのアンケート（Q1, Q2）からは, ①[Passive-Action]の条件に見られるような視触覚の同期により誘起される伸縮感の誘起が最も強固であることが示されている. 実験参加者が能動的な意思を持って指を伸ばす操作を行っているかどうかに関わらず, 伸縮錯覚の強化にはやはり視触覚の同期が必要であることが示唆された.
また, 実験参加者が能動的に指の伸縮を行う条件において, ボタンにより指の長さを操作する条件と, 伸縮を想起させる所作により指の長さを操作する条件との間に, 有意な評定値の差異は見られなかった. よって, 今回の結果は主観レベルにおいては能動的な伸縮の誘起, 及び伸縮を想起させる所作による入力は, 伸縮錯覚を強化しないことが示唆された. 目を閉じていた⑤[Control]以外の条件は, いずれも CG の左手に対する一定の身体所有感の誘起が確認された. 今回用意し謝辞た実験環境においてはハンドトラッキング機能により,本研究はJSPS 科研費22K17940 の助成を受けたものです．また,本実験環境の制作にあたり(株)GOCCO.遠藤孝則様にご協力を頂きました.ここに謝意を表します．

常に視覚-運動感覚間の同期が行われている状態であった. よって, 視覚- 触覚の同期を含む①[Passive-

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