18

日本バーチャルリアリティ学会誌第 14 巻 1 号 2009 年 3 月

特集

アンドロイドやエージェントに感じる人の存在感

特集 ■アンドロイドやエージェントに感じる人の存在感

ヒトが感じるヒトの存在感−バイオロジカルモーションとその周辺−

平井真洋

生理学研究所 / 日本学術振興会特別研究員

HIRAI MASAHIRO

1．はじめに近年のロボティクスの発展には目をみはるものがある．特に石黒らの開発したアンドロイドロボットは，一見するともはやそれはロボットではなく，私たちと同じ「ヒト」
ではないかと錯覚してしまう．このようにロボッ
トとヒトの境界が曖昧になりつつある現在において，私たちヒトが感じるヒトの存在感について科学的に考察する必要があるだろう．本稿では，ヒトの存在感を「動き」と「見かけ」といった二つの切り口から概観し，前半でTimeは我々が生得的に備えているとされる生物らしい動きに
図1

対する検出メカニズムについてこれまでの研究を概観す

バイオロジカルモーションの一例

る．後半では「見かけ」の影響，更に「動き」との相互との係わり合いなどが精力的に調べられている．

作用，そしてそれらの知見に基づいたロボットの設計原

さて，このように計測された光点運動のみを提示する

理について言及したい．

ことによって，我々はどのような情報を読み取ることが2．“ バイオロジカルモーション ” 検出器できるだろうか？これまでの数多くの心理実験の報告に残業が終わり街頭の無い夜道を歩いているとき，月明

よれば，性別 [2]，運動カテゴリ [3]，感情，知人かそうでかりに照らされてこちらに向かって歩いている人が見えないか [4]，どのぐらいの荷物を持っているか [5] など，る．顔や服装はほとんど判らないのだが，わずかに見え

きわめて豊かな情報を知覚することが可能である．最近

るその動きからこちらに向かって歩いてくる相手が男性の研究では，二人の有意味な相互作用の光点運動をノイか女性か，あるいは若者かそうでないかは何となくわかズに埋め込んで提示した場合，そうではない相互作用のる，といった経験をされたことはないだろうか？

光点運動を提示した場合と比較して，検出成績が有意に実際，この経験は正しい．私たちは「動き」のみの向上したとの報告がある [6]．このように私たちは，動き

手がかりから非常に豊かな情報を読み取ることができの情報からでもヒトの動きを同定可能な上，感情，意図ることが古くから知られている．これは，30 年ほどなど非常に豊かな情報を抽出することが可能なことをこ

前 Johansson によって報告されたバイオロジカルモー

れまでの心理実験の結果は示している．

ション [1] と呼ばれる知覚現象であり ( 例えば図 1, http://

さて，ではこのような「生物的な運動」の検出メカニ

www.biomotionlab.ca/Demos/BMLwalker.html)，わずか十数

ズムはどのようなシステムにより実現されているのであ個の光点運動のみからヒトの運動を「見る」ことができろうか？このメカニズムを我々は生得的に備えているのる．近年では，国内外の研究室によってその知覚特性，

であろうか？また，もしそのメカニズムが発達的に変化

またはその知覚処理の神経メカニズム，さらには社会性するとしたら，どのような過程を経るのであろうか？

18

特集

JVRSJ Vol.14 No.1 March, 2009

アンドロイドやエージェントに感じる人の存在感

19

発達心理学の研究は，この「生物的な運動」の検出物らしくない運動 ) かの 2 種類の運動を提示した際に，器が生得的であるかどうかについて一つの答えを示し

すでに非周期的な運動に対して選好があったと報告してている．1980 年代，Fox ら，および Bertenthal らの一連

いる [15]．また，最近の行動実験によっても局所的な運の研究 [7-10] は生後 3 ヶ月およびそれ以降の乳児におい動から生物らしさを知覚するという報告が示されているて，正立のヒト歩行光点運動とそうではない光点運動[16]．このようにバイオロジカルモーション知覚処理はを弁別可能であることを示した．ところが驚くべきこ大きく分けて local vs. global といった二つの階層処理ととに，生後 2 日の新生児であっても正立のヒト歩行光して捉えることもできよう．それでは，果たして，この点運動とそうではない光点運動を弁別できることが近ような階層処理は脳内に存在するのであろうか？

年報告されている [11]．また児童期にかけても検出のメ
カニズムは変化し，例えばノイズに埋め込まれていな

4．バイオロジカルモーション知覚処理の神経メカニズム

いバイオロジカルモーションの検出課題では，5 歳児に

過去 10 年，バイオロジカルモーション知覚処理の神

おいてほぼ成人と同様の成績を示すが [12]，ノイズに埋経メカニズムを明らかにする試みが特に fMRI ( 機能的め込まれたバイオロジカルモーションの検出課題では 9

磁気共鳴画像 ) を用いて進められており，その知見が蓄歳になりようやく成人の成績に近くなる [13] という報積している．これらの報告によると，バイオロジカル

告もある．これらの知見は少なくとも我々の脳に予め

モーションを提示した際には，特に上側頭溝 (Superior「生物的な運動」を検出するメカニズムが備わっている

temporal sulcus，以下 STS, 図 2A) と呼ばれる領域が特異が，検出のメカニズムは児童期においても発達に伴い的に活動することが一貫して報告されている ( 例えば変化することを示唆するものである．

[17] )．それ以外にも小脳，扁桃体，運動前野など複数の脳領域の活動が報告されているが [18]，STS の活動はど

3．バイオロジカルモーション知覚処理の階層メカニズムの研究においても見られる．また，経頭蓋磁気刺激装

前節では，光点運動のみからでも性別，感情などきわ置によって STS 付近の活動を抑制した場合ではバイオめて豊かな情報を抽出可能であり，その検出メカニズム

ロジカルモーションの検出が低下するとの報告もありは生得的に備えている可能性を示した．では，このよう[19]，STS がバイオロジカルモーション知覚処理にとっな知覚メカニズムはどのような処理機構によって支えらて重要である可能性は高い．
さて，この STS は脳のどの領域にあるのだろうか？

れているのであろうか．
バイオロジカルモーションの刺激を見てみると，確

ヒトの視覚系にはおおまかに言って，それぞれ色・形態

かに全体の光点運動からヒトの運動を知覚することが処理をつかさどる腹側経路と運動処理をつかさどる背側可能であるが，各光点運動からでも「生物らしさ」を

経路の 2 種類あるとされており，STS はその合流点であ知覚することは可能である．近年，Troje はバイオロジるとされている．STS はこのように視覚処理の中でも高カルモーションの知覚には階層的な処理が存在するの次な領域であるだけでなく，興味深いことに，近年の報ではないか，との仮説を提唱している [14]．彼のモデ告によって，視線，表情，体の動き，意図の検出など社

ルによればバイオロジカルモーションの知覚処理には会的に関係した刺激によって活動することが多数報告さ少なくとも四つの階層があるとしている．一つは「lifeれており，「社会的知覚」処理システムの一つであるこ

detector」階層であり，これは一つの光点運動から生物とが示されている [20]．また，STS は視覚刺激だけに限らしさを感じるレベルである．二つ目は「structure-from-

らず，ヒトの運動に関連した聴覚刺激においても活動すmotion」階層であり，各光点運動を統合しヒトの形を抽ることが示されている．例えば，ヒトの足音を聞かせた

出するレベルである．三つ目は「action recognition」階場合，STS 付近の活動が増加することが報告 [21] され層であり，structure-from-motion 階層で抽出されたヒトており，感覚モダリティによらない，他者の行為に関連の形から運動を認識する階層である．四つ目は「style

した処理を行う部位である可能性も十分考えられる．

recognition」階層であり，感情や意図などの認識に関すでは，その処理の時間的動態はどのようになっている処理が行われるとしている．

るのであろうか？実際，バイオロジカルモーションを提特に一番目の life detection 階層では，その存在を示唆示されるとすぐに私たちはどのような運動であるかを知する知見がある．
生後４日の乳児を対象とした実験では，覚することが可能であることから，バイオロジカルモー

単一の光点運動が非周期的 ( 生物らしい運動 )・周期的 ( 生

ションは我々の脳内において高速に処理されている可能

19

20

日本バーチャルリアリティ学会誌第 14 巻 1 号 2009 年 3 月

特集

性が考えられる．

アンドロイドやエージェントに感じる人の存在感に入力され，ヒトの行為に関する情報が処理されるのはそこで著者らは事象関連電位計測法を用いることにないかと提案している [24]．したがって，著者らの知見より，その処理の時間的側面を明らかにした．事象関と照らし合わせると，局所的な運動パターンは刺激提示

連電位法とは，頭皮上に装着した電極から事象に関連

後 200 ミリ秒後に，大域的な運動パターンは刺激提示後した神経活動の電位変化をミリ秒単位で計測する手法

400 ミリ秒後に処理されているのかもしれない．

である．実験では，光点運動からヒト歩行運動が知覚
5．ロボットとヒトに対する異なる処理可能なバイオロジカルモーション刺激と，統制刺激として，各光点の速度ベクトルは同一であるが，光点のさて，このように生物らしい運動の検出メカニズム

初期位置をランダマイズしたスクランブルモーションが我々の脳内に確かに存在し，その情報は迅速に処理刺激を提示し，両者の神経活動を比較した [22]．その結される可能性のあることがわかってきた．では，当初

果，バイオロジカルモーションを提示した際には刺激の問題に戻り，ヒトの運動とロボットの運動は脳内に提示後約 200 ミリ秒後および 240 - 400 ミリ秒後に二つおいてどのように処理されているかについて考えていの事象関連電位成分を計測した ( 図 2B)．特に両成分とくことにしよう．

も，スクランブルモーション刺激よりもバイオロジカ

ヒトとロボットの運動が脳活動に与える影響を調べ

ルモーション刺激条件で増大した．著者らのその後のた研究は近年増えつつある．例えば Pelphrey の実験に実験により [23]，歩行運動以外 ( 具体的にはゴルフのス

よれば，CG により作成された正立のヒト・ロボット歩イングの光点運動刺激 ) でも同様の二つの事象関連電位

行，振り子時計，ロボットの関節をはずした運動の４成分を検出し，特に初期成分は局所的な運動情報にセ種類を提示した際の脳活動を調べた場合，STS の活動

ンシティヴであること，また，後期成分は大域的な運はヒト・ロボット条件で振り子時計条件よりも増大し動パターン情報にセンシティヴであることが判明した．

た [25]．これは STS の活動が外見によらずバイオロジカ

これらより，バイオロジカルモーション知覚処理にはルモーションそれ自体により活動していることを示唆

少なくとも二つの処理過程が関与していること，具体するものである．一方，Tai らは，ロボットがリーチン

的には，局所的な運動処理が刺激提示後 200 ミリ秒付

グする映像とヒトがリーチングする映像を提示した際近で行われ，その後大域的な運動処理が刺激提示後 400の脳活動を計測し，その差分を調べた [26]．その結果，

ミリ秒付近で行われる可能性を示した．

左運動前野における活動がヒト条件のほうがロボット

筆者らの結果は，Troje が提案しているバイオロジカ

条件よりも有意に増加することを示したが，STS 付近

ルモーション知覚処理における階層メカニズムと整合性での活動に差は見られなかった．これらの知見は STSが良いと思われる．近年，Peuskens らはこのような階層の活動は見かけの影響を受けないことを示唆している．

処理のメカニズムを実際の神経部位に対応付けて議論しでは，外見の影響は本当にないのだろうか？そこで筆ている．具体的には，MT/V5 野において複雑な運動パ者らはバイオロジカルモーション知覚処理における見ターンを解析し，さらに下側頭回においてヒトの形に関かけの影響を調べるため，異なる外見をもつ物体 ( ヒト，

する情報を処理する．その後，両部位からの出力が STS

ロボット，光点 ) に対して同一の歩行運動する CG を作成し，それらを正立および倒立して提示した際の倒立効果を事象関連電位計測することにより検討した [27]
( 図 3A)．事象関連電位における倒立効果とは，顔および��

身体に特徴的に見られる陰性成分の振幅が正立条件よバイオロジカルモーション
スクランブルモーション
N2

N1
‑100

りも倒立条件で大きく，かつ潜時が正立条件よりも倒‑2 μＶ

立条件で長いことにより特徴付けられる．先行研究に+2 μＶ

より，ヒト身体においては倒立効果が生じるが，靴や500[ms]家などのオブジェクトでは倒立効果が生じないとの報告がされている [28]．したがって，もしロボットの身体がヒト身体と同様に処理されているのであれば，倒立効果が生じるであろうが，オブジェクトのような処理がされているとしたら，倒立効果が生じないであろう，

図 2 （A）STS （B）事象関連電位計測による実験結果 [22]

20

特集

JVRSJ Vol.14 No.1 March, 2009

アンドロイドやエージェントに感じる人の存在感

21

らず，運動系に影響を及ぼすこと，更には対象の「見

�

ヒト

光点

かけ」によって腕振り運動に作用する運動の種類が限ロボット

定されることを示すものと考えられる．

正立

6．ロボットがヒトらしくなるための設計原理
このように，「動き」のみからでも生物らしさを感じ

倒立

ること，また「見かけ」と「動き」も相互に影響を与

�

100ms

電極位置

えること，そして「見かけ」が生成可能な「動き」を1uV制約する可能性があることがわかった．では，これら倒立の研究成果をロボットの設計原理に適用することは可正立能であろうか？現時点において，筆者は時期尚早のように考えるが，これまでの知見から考察してみたい．

図 3 （A）実験刺激 （B）ヒト，光点，ロボットに対する事象関連電位
太い線が倒立条件を，細い線が正立条件を表している

前節に挙げたように，対象の「見かけ」によって，生じる「運動」に制約がかかる可能性は十分ありえる．さ* 口絵にカラー版掲載

らに，「見かけ」によって生じるであろうと期待されるという仮説を立て検証した．その結果，ヒト歩行運動運動が生じなかったとき，我々はその対象に違和感をでは，倒立効果が認められたが，ロボット歩行運動に覚えてしまうかもしれない．例えば，「見かけ」が極めおいては倒立効果が認められなかった ( 図 3B)．全条件にてヒトに近いロボットの場合 ( 石黒らのアンドロイドロ

おいて，運動情報は同一であるので，倒立効果に影響

ボット )，我々のロボットに対する動きの敏感さは非常を与えた要因は「見かけ」情報である可能性が考えらに高いものとなる一方，工業用ロボットでは，動きに対れる．これは運動情報だけでなく，「見かけ」情報も生してそれほど敏感ではないのかもしれない．したがって，物らしさの知覚には重要な役割を担っていることを示

これを利用し，ロボットの制御系が生成可能な運動に基唆する知見であろう．

づいて「見かけ」を実装することで，違和感のないロボッ

さらに，ヒトとロボットの運動知覚の処理の違いはトを設計することは可能ではないだろうか．

行為にも影響を与えることが報告されている．例えば

森により，不気味の谷現象が提案されている [31]．こKilner らは，被験者の腕振り運動が観察する相手がヒ

れはロボットがあまりにもヒトに似すぎた場合，親近トかロボットかによって影響を受けると報告している

感が負になるとされる仮説である．ロボットがどれだ[29]．具体的には，相手 ( ヒトあるいはロボット ) が垂直

けヒトに似ているかを決定する要因は「見かけ」のほ方向に腕振り運動をした場合，被験者には水平方向にかに「動き」もあり得るだろう．例えば，我々は見か

腕振り運動をしてもらう．腕の運動の軌跡をモーショ

けが極めてヒトに近い場合，わずかな動きの不自然さ

ンキャプチャ装置により記録し，その運動のばらつき，でも検知し，不気味さを覚えてしまうだろう．一方，

すなわち，上記の例であれば被験者の垂直方向の運動

見かけがロボットらしい場合，運動のぎこちなさはその分散を計算し，指標とした．その結果，相手がヒトれほど気にならず，むしろ「可愛らしい」といった印である場合はロボットである場合よりも有意に分散が象を持つかもしれない．

増大することが示された．その後，Kilner らは速度の「見かけ」と「動き」をうまく制御することによって与える影響を検討した [30]．実験では，2 種類の運動条

我々ヒトにとって親和性の高いロボットを開発するこ件 ( 生物的な運動，一定速度 ) と 2 種類の外見条件 ( ヒト，とが可能であると思われるが，まずは我々の「見かけ」

ボール ) の要因を組み合わせ，先と同様に観察した運と「動き」に対する知覚特性について心理学，脳科学

動によって腕振り運動の軌跡の分散がどのように影響など複数の研究領域からの研究により明らかにする必されるかを調べた．結果，ヒトの外見条件では生物的要があるだろう．

な運動を観察した場合にのみ腕振り運動が影響された

参考文献

が，ボール運動を観察した場合には，両方の速度条件[1] Johansson G: Visual perception of biological motion and a model

で腕振り運動に影響が見られた．つまりこれらの実験

for its analysis. Percept Psychophys , 14, pp.201-211 (1973)

結果は「見かけ」と「運動」の違いが視覚系にとどま[2] Kozlowski LT, Cutting JE: Recognizing the sex of a walker from

21

22

日本バーチャルリアリティ学会誌第 14 巻 1 号 2009 年 3 月

特集

アンドロイドやエージェントに感じる人の存在感[20] Allison T, Puce A, McCarthy G: Social perception from visuala dynamic point-light display. Percept Psychophys, 21, pp.575-

cues: role of the STS region. Trends Cogn Sci, 4 (7), pp.267-278

580 (1977)(2000)[3] Dittrich WH: Action categories and the perception of biological[21] Bidet-Caulet A, Voisin J, Bertrand O, Fonlupt P: Listening tomotion. Perception, 22 (1), pp.15-22 (1993)

a walking human activates the temporal biological motion area.

[4] Cutting JE, Kozlowski LT: Recognition of friends by their walk.

NeuroImage, 28, pp.132-139 (2005)

Bull Psychonom Soc, 9, pp.353-356 (1977)[5] Runeson S, Frykholm G: Visual perception of lifted weight. J[22] Hirai M, Fukushima H, Hiraki K: An event-related potentials

Exp Psychol Hum Percept Perform, 7 (4), pp.733-740 (1981)

study of biological motion perception in humans. Neurosci Lett,
344 (1), pp.41-44 (2003)[6] Neri P, Luu JY, Levi DM: Meaningful interactions can enhance[23] Hirai M, Kakigi R: Differential cortical processing of local andvisual discrimination of human agents. Nat Neurosci, 9 (9),global motion information in biological motion: an event-related

pp.1186-1192 (2006)

potential study. J Vis , 8 (16), pp.1-17 (2008)[7] Fox R, McDaniel C: The perception of biological motion by[24] Peuskens H, Vanrie J, Verfaillie K, Orban GA: Specificity

human infants. Science, 218 (4571), pp.486-487 (1982)

of regions processing biological motion. Eur J Neurosci, 21 (10),[8] Bertenthal BI, Proffitt DR, Kramer SJ: Perception of biomechanicalpp.2864-2875 (2005)

motions by infants - Implementation of various processing[25] Pelphrey KA, Morris JP, McCarthy G: Neural basis of eye gazeconstraints. J Exp Psychol Hum Percept Perform, 13, pp.577-585

processing deficits in autism. Brain, 128 (5), pp.1038-1048 (2005)(1987)[9] Bertenthal BI, Proffitt DR, Kramer SJ, Spetner NB: Infants'[26] Tai YF, Scherfler C, Brooks DJ, Sawamoto N, Castiello U: The

encoding of kinetic displays varying in relative coherence.

human premotor cortex is 'mirror' only for biological actions.
Curr Biol, 14 (2), pp.117-120 (2004)

Dev Psychol, 23, pp.171-178 (1987)[10] Bertenthal BI, Proffitt DR, Spetner NB: Infant sensitivity[27] Hirai M, Hiraki K: Differential neural responses to humans

to figural coherence in biomechanical motions. J Exp Child

vs. robots: an event-related potential study. Brain Res,1165,
pp.105-115 (2007)

Psychol, 37, pp.213-230 (1984)[28] Stekelenburg JJ, de Gelder B: The neural correlates of[11] Simion F, Regolin L, Bulf H: A predisposition for biologicalmotion in the newborn baby. Proc Natl Acad Sci U S A, 105 (2),perceiving human bodies: an ERP study on the body-inversion

pp.809-813 (2008)

effect. Neuroreport, 15 (5), pp.777-780 (2004)[12] Pavlova M, Krageloh-Mann I, Sokolov A, Birbaumer N:[29] Kilner JM, Paulignan Y, Blakemore SJ: An interference effect

Recognition of point-light biological motion displays by youngof observed biological movement on action. Curr Biol, 13 (6),pp.522-525 (2003)

children. Perception, 30 (8), pp.925-933 (2001)[13] Freire A, Lewis TL, Maurer D, Blake R: The development[30] Kilner J, Hamilton AF, Blakemore S-J: Interference effectof sensitivity to biological motion in noise. Perception 35 (5),of observed human movement on action is due to velocity profile ofbiological motion. Soc Neurosci, 2 (3-4), pp.158-166 (2007)

pp. 647-657 (2006)[31] 森政弘：不気味の谷，Energy, VOL. 7, NO.4, pp.33-35 (1970)[14] Troje NF: Biological motion perception. In The senses:
A comprehensive references. Edited by Allan Basbaum etal. ABe: Elsevier; pp.231-238 (2008)【略歴】[15] Meary D, Kitromilides E, Mazens K, Graff C, Gentaz E: Four-平井真洋（HIRAI Masahiro）

day-old human neonates look longer at non-biological motions

日本学術振興会特別研究員

of a single point-of-light. PLoS ONE, 2(1), e186 (2007)[16] Chang DHF, Troje NF: Perception of animacy and direction

2005 年東京大学大学院総合文化研究科広域科学専攻博from local biological motion signals. J Vis, 8 (5), pp.1-10 (2008)2005 年東京大学 21 世紀 COE
士課程修了．
博士 ( 学術 )．
「心[17] Grossman E, Donnelly M, Price R, Pickens D, Morganとことば - 進化認知科学的展開」研究拠点形成特任研究

V, Neighbor G, Blake R: Brain areas involved in perception of員を経て 2006 年 4 月から現職．専門は発達認知神経科学．

biological motion. J Cogn Neurosci, 12 (5), pp.711-720 (2000)[18] Saygin AP, Wilson SM, Hagler DJ, Jr., Bates E, Sereno
MI: Point-light biological motion perception activates human
premotor cortex. J Neurosci, 24 (27), pp.6181-6188 (2004)[19] Grossman ED, Battelli L, Pascual-Leone A: Repetitive TMS
over posterior STS disrupts perception of biological motion.
Vision Res, 45 (22), pp.2847-2853 (2005)

22