研究講演

研究講演

まなざしに宿る運動の巧みさ〜運動スキルを支える視線と腕の結びつき〜
L ook in g mor e , ac tin g be tte r −N e w concept of eye-hand coordi nat i on for s ki lled act i on−

きました。例えば、腕に先行して目が動くことは上述の通りで状態であっても（図1A）、離れた状態であっても（図1B）、学習すが、その時間関係は常に一定の範囲内で保たれることが知によって獲得される腕運動スキルと密接に関連していることられています。また、腕と目（視線）の最終到達地点も、相互にが明らかになりました。具体的には、学習時とは異なる目と腕関連します。
このような関係から、脳内の目と腕の運動生成シの位置関係で腕運動を行おうとすると、学習効果が発揮できステムは相互に情報をやり取りし、時空間的に協調した運動なくなります[3]。
このことは、運動スキルの獲得と生成には、出力を行うメカニズムが存在すると考えられています。また、「運動目標を常に見ること」以上に、「目と腕の位置関係を一そのような協調関係は固定的なものでなく、達成すべき運動定に保つ」ことが重要であることを示しています。

課題の種類によって柔軟に調節されます。協調機構を実現す

我々のこれまでの知見は、目の重要性に着目した新たなト

人間情報研究部 感覚運動研究グループ

る脳メカニズムの全容はまだ明らかになっていませんが、大レーニング法やリハビリテーションプログラムに応用できる安部川 直稔

脳、小脳、脳幹を含む様々なネットワークの関与が示唆されて可能性を示しています。また、目と腕の関係性は、脳が常に計います。

算・処理・制御していることから、腕運動学習のみならず、人のNaotoshi Abekawa

様々な動き・ふるまいと関連していると考えられます。私達は「目と腕の協調関係」に関する新たな考え方●プロフィール

今後も、目と腕の関係性を足掛かりとして、人の運動メカニズ

N T T コミュニ ケ ー ション 科 学 基 礎 研 究 所 人 間 情 報 研 究 部 特 別 研 究 員 。

先行研究では主に「静止目標への腕運動」が実験課題としムを本質的に理解し、人の自然なふるまいを引き出すインタ

2 0 0 5 年 東 京 工 業 大 学 大 学 院 修 士 課 程 修了。同 年 、N T T に入 社 。2 0 1 4 年 京て用いられてきましたが、実環境では、目標物は複雑かつ予測フェースの設計や、人とロボットの効果的なコミュニケーショ

都 大 学 大 学 院 博 士 課 程 修了。2 0 1 5 年 U n i ve r s i t y Co l l e ge L o n d o n 客員

できない動きをする可能性があります。テニスや野球を例にン設計など、ICTに新しい価値を幅広く提案していきます。

研 究 員 。博 士（ 情 報 学 ）。入 社 以 来 、人 の 視 覚 運 動 制 御 に 係 る 研 究 に 従 事し 、とれば、数百ミリ秒以内の厳しい時間制約の中で、即座に判特 に 近 年 は 運 動 学 習 メカ ニ ズ ム に 興 味 を 持 つ 。日 本 神 経 回 路 学 会 奨 励 賞 、IEEE Com p utati onal I ntel l i gence Soci ety J ap an C hap ter Yo u n g
Re s e a r c h Awa r d s 、次 世 代 脳 冬のW S 優 秀 賞など受 賞 。電 子 情 報 通 信 学 会 、
日本神経科 学 会 、日本 神 経回路 学 会 、北 米 神 経 科 学 会 、各 会員。

断し、複雑な運動（運動スキル）を生成する必要があります。
これらの環境においても、「目標物を常に目の中心で捉え、その目の動きに協調して腕運動が生成される」という従来研究の考え方は成り立つのでしょうか？さらには、新規の運動スキルを獲得・発揮する過程では、目と腕の協調関係はどのような重要性があるのでしょうか？これらの疑問点が、我々が研究を始めた出発点となっています。
NTTコミュニケーション科学基礎研究所では、突然動く歩行や車の運転といった日常生活から、テニスや野球など腕協調関係」の新たな重要性について紹介します。のスポーツに至るまで、私たちの動きは巧みで滑らかです。

図 1 目と腕の協調関係

A. 感度の高い視野中心で運動目目標物を追いかける腕運動課題[1]や、プロ野球選手のバッ標を捉え、腕運動を行う例。目・腕協調関係に関する従来ティング計測[2]など一連の研究を推し進め、その結果、複雑の考え方は、正確な視覚情報を得て腕運動を行うという機

昨今のAIは、囲碁や将棋で人を打ち負かし、画像認識も人*自 律 移 動 型 ロ ボ ッ ト の 発 展 を 目 指 す ロ ボ カ ッ プ

な運動スキルが求められる課題下でも、目・腕の間に一定の能面に着眼点が置かれ、視線を運動目標に向けることの優と同等か、それ以上の精度を誇るようになりました。
しかし、（RoboCup）では、サッカー競技において、人型ロボットが協調関係が成り立つことが分かってきました。一方、その時間位性が主に議論されてきた。B. 視線と運動目標が離れた状

実環境で人と同等の運動機能を実現するロボットは存在しま

人の世界チャンピオンチームに勝つことを、2050年の目標関係や、目の向かう先など詳細な解析結果は、「目標を目の中態で腕運動を行う例。私達の研究成果により、視線と運動せん*。そのようなロボットの実現には、ロボットを構成・制御として設定している。

心で捉える」という従来の考え方とは必ずしも一致しません。

目標が「一致している・離れている」という位置関係自体が、する技術の向上に加えて、人が巧みな運動を実現するメカニ

https://www.robocup.or.jp/

そこで私たちは、目と腕の協調関係は運動実行時に視覚情腕運動・腕運動学習で利用される重要な要素になっているこ

報を得る際に重要であるのみならず、腕運動のスキルを獲得とが明らかになってきた。例えば、視線が運動目標とは異なする過程においても、その位置関係自体が重要な要素になっる場所に向けられた状況（図 B）であっても、その状況で獲ズム自体の解明が大きく貢献すると考えられます。
さらに、実環境では状況に応じて、適応的に運動を修正していく必要が目と腕が協調して動く仕組み

ありますが、人がスポーツなどで新しいスキルを獲得する能運動の一例として、「コップに手を伸ばす」ことを考えてみまていると考えました（図1）。実際、腕運動学習のパラダイムを得した新たな運動スキルを効果的に発揮するためには、目と力、つまり運動学習の仕組みの解明も待たれるところです。

す。まず、位置を確認するためにコップに目を向けますが、同用いた実験から、目と腕の位置関係は、それらが一致している腕運動が離れた状況を保つ必要がある。

人の運動機能を考える際、腕や足に加えて、目の動かし方

時に、コップの大きさ、水の量、掴みやすさなど、必要な情報をが重要な要素になります。例えばテニスのレッスン時、「ボー視覚的に取得します。人を含めた霊長類の視解像度は、目のルを良く見て」と言われた経験はないでしょうか？また、一流中心で最も高く、周辺に向かうほど低くなることが知られていのアスリートが、自身の目に関わる話をしていることを耳にます。脳は、これから行う腕運動にとって必要な情報をより正したことはないでしょうか？これらの例に代表されるように、確に得るために目を先行的に動かし、適切な腕運動出力へと脳は目と腕を協調させて動かす仕組みを持っています。本講

つなげています（図1A）。

演では、これらの仕組みについて従来の考え方を概説した後このような目と腕の協調機構を探る研究が、人やサルの行に、私達の最近の取り組みによって明らかになってきた「目・動実験、脳活動計測など様々な手法を通じて数多く行われて11 ｜ オープンハウス2021

●関連文献
[1] N
 . Abekawa, T. Inui, and H. Gomi, “Eye-hand coordination in on-line visuomotor adjustments,” Neuroreport , vol. 25, no.
7, pp. 441–445, May 2014[2] Y. Kishita, H. Ueda, and M. Kashino, “Eye and head movements of elite baseball players in real batting,” Front. Sports
Act. Living , vol. 2, p. 3, 2020.
[3] N
 . Abekawa, S. Ito, and H. Gomi, “Different learning and generalization for reaching movements in foveal and peripheral
vision,” in Proc. Adv. Mot. Learn. Mot. Control , 2019.

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