生物学的運動
生物の行動から生じる動き
アメリカ手話の文章を点光源で表示した例。手話者が文章を手話で表現する際、白い点の動きを通して手話者の生物学的な動きを観察できます。

生物学的運動は、生物の行動から生じる運動である。人間や動物は、経験、識別、および高次の神経処理を通じて、それらの行動を理解することができる。[1]人間は生物学的運動を利用して、身近な行動を識別し理解しており、これは共感、コミュニケーション、および他者の意図の理解のための神経プロセスに関与している。生物学的運動の神経ネットワークは、観察者が行動の生物学的運動に関する過去の経験に非常に敏感であり、身体化された学習を可能にする。これは、ミラーニューロンの研究とともに、身体化認知科学として広く知られている研究分野に関連している。

例えば、特定の種類の生物学的動作に対する敏感さのよく知られた例として、熟練したダンサーが他の人のダンスを観察することが挙げられます。ダンスの仕方を知らない人と比較して、熟練したダンサーは、自分の専門分野のダンススタイルの生物学的動作に対してより敏感です。同じ熟練したダンサーは、自分の専門分野以外のダンススタイルに対しても同様の敏感さを示しますが、敏感さは低くなります。ダンス動作の知覚の違いは、生物学的動作を知覚し理解する能力が、観察者の動作に関する経験に強く影響されることを示唆しています。同様の専門知識効果は、音楽制作、言語、科学的思考、バスケットボール、歩行など、さまざまなタイプの動作で観察されています。

歴史

生物学的動きに対する人間の敏感な現象は、1973年にスウェーデンの知覚心理学者グンナー・ヨハンソンによって初めて文書化されました。 [1]彼は、点光源ディスプレイ（PLD）を使用した実験で最もよく知られています。ヨハンソンは、暗闇の中でさまざまな動作を行う俳優の体の各部と関節に電球を取り付けました。彼はこれらの動作を撮影し、各電球から黒い背景の上で動く点光を生成しました。ヨハンソンは、PLDが動いているときは人々が俳優の動作を認識できましたが、静止しているときは認識できなかったことを発見しました。ヨハンソンのPLDの発明は、人間の知覚に関する新しい研究分野を刺激しました。PLDを作成するための現代の技術は同じ原理に基づいていますが、フィルムの代わりに、俳優の動きの3D表現を構築するコンピューターに接続された複数のカメラが使用され、PLDをかなり制御できるようになりました。

1996年にミラーニューロンに関する論文が発表され、生物学的運動への関心が再燃した。[2]ミラーニューロンは、動物が他の動物の動きを観察したときと、その動物が同じ動きをしたときの両方で、動物の脳内で活性化することがわかった。ミラーニューロンは当初、運動前野で観察されたが、生物学的運動の処理に関連する脳の領域である上縁回や側頭頭頂接合部でも発見された。視覚と運動の両方の行動を同じニューロンセット内でコード化するということは、生物学的運動の理解と知覚は、動きの視覚情報だけでなく、生物学的運動に関する観察者の経験にも影響されることを示唆している。

今日、ミラーニューロンの発見は、社会・情動神経科学、言語、行動、モーションキャプチャ技術、アンドロイドや仮想具現化エージェントなどの人工知能、不気味の谷現象などの研究分野において、生物学的な動きや行動の知覚と理解に関する研究の爆発的な増加につながっています。

生物運動に関する研究

生物学的動作に関する研究成果は、人間が行動における生物学的動作に非常に敏感であることを示しており、それらの観察は、身体動作における生物学的動作の知覚と理解に影響を与える様々な要因に関する研究へと発展しました。ポイントライトディスプレイ（PLD）を用いた研究を通じて、心理学および神経科学分野における知見は、様々な分野にまたがる大規模な研究へと発展しました。

生物運動に関する一般的な観察

PLD実験では、参加者には、生物の動作に関係する関節に配置された光源またはモーションキャプチャマーカーで構成される静的、動的、またはランダムな動的白い点が提示されます。PLD内の個々の点は他の点と明白な視覚的なつながりを示しませんが、観察者は動的PLDの動作のまとまりのある生物学的動きを知覚できます。[4] PLD手法を使用した研究では、人々は他の人に比べて自分の歩き方のPLDを識別するのが得意であることがわかっています。[3]人々はPLDでさまざまな感情を認識することもできます。ボディランゲージに特に注意することで、観察者は怒り、悲しみ、幸福を識別できます。観察者は、PLDの一部の動作で 行為者の性別 を識別することもできます。

病変の損傷

脳卒中患者を対象とした大規模研究では、生物学的運動知覚の障害に関連する重要な領域として、上側頭溝と運動前野が含まれることが判明しました。[3]小脳も生物学的運動処理に関与しています。[4]

発達性失認（物体認識障害）患者を対象とした最近の研究では、運動を通して非生物学的形態を認識する能力は欠損しているものの、生物学的運動を通して生物の形状を認識する能力は損なわれていないことがわかった。[5]

神経画像

最近の認知神経科学の研究は、生物学的運動処理に関与する脳構造と神経ネットワークに焦点を当て始めている。[2]経頭蓋磁気刺激法の使用は、生物学的運動処理が視覚的形状と運動の両方を含む MT+/V5 領域外で起こることを示唆する証拠を提供した。[6]後上側頭溝は、生物学的運動知覚中に活動することが示されている。[7]また、運動前野は生物学的運動処理中に活動することが示されており、ミラーニューロンシステムが PLD の知覚と理解に利用されていることを示す。[8]別の研究からのさらなる証拠は、デフォルトモードネットワークが生物学的運動と非生物学的運動を区別するのに不可欠であることを示す。[9]前述の研究のそのような知見は、生物学的運動知覚が、非生物学的運動および物体の視覚処理に関与するネットワーク外でいくつかの異なる神経系を引き込むプロセスであることを示す。

子どもの発達

動物の行動における生物学的運動に対する人間の知覚と理解は、年齢とともに発達し、通常は約5歳で頭打ちになります。[10]ある実験では、3歳、4歳、5歳の子供と大人の参加者に、歩く人間、走る犬と歩く犬、飛ぶ鳥などの動物の行動のPLDを特定するように依頼しました。結果によると、大人と5歳児は動物の行動を正確に識別できました。しかし、4歳児と3歳児は苦労しましたが、4歳児は3歳児よりも動物の行動を識別するのがはるかに優れていました。これは、生物学的運動と行動に対する知覚と理解が人間の子供において発達過程を経て、5歳で動物の行動を識別するパフォーマンスの頭打ちに達することを示唆しています。

ほとんどの動物、例えば猫は、他の種やスクランブルPLDよりも自分の種の点光源ディスプレイを認識する傾向がありますが、[11] 3歳児は歩いている犬のPLDを識別することに最も成功し、歩いている人間のPLDを識別することに最も成功しませんでした。この矛盾した結果の考えられる説明は、子供たちの小さな体格と、それに伴う視覚的視点の経験によるものである可能性があります。犬は小さな子供の身長に近いですが、歩く人間の同様の生物学的動作を観察し、実行する経験は、大人の身長と歩行経験の少なさのために得にくいです。

実験の次の段階では、異なる参加者に、同じ点光表示の動物を、動く点ではなく静止画像で識別するよう指示しました。5歳児と成人は偶然の結果を示しましたが、課題の難しさからエラー率が高かったため、5歳児は除外されました。したがって、この実験は、5歳児は点光表示で動物の行動や視覚的形態を識別する能力に長けていることを示唆しています。この研究はまた、生物学的運動の経験が、行動の知覚と理解に不可欠であることも示しています。[10]

言語

人間は、実際の動詞と生物学的に可能な動作を識別する際に、同様の認知機能を用いているようだ。[12]別の実験では、研究者は参加者に語彙と動作の決定課題を与え、単語が実際の動詞なのか、それともPLDが動作なのかを識別するのにどれくらいの時間がかかったかを測定した。参加者は、擬似語とPLDが動作であるかどうかを判断するのに、はるかに長い時間がかかった。動詞とPLD動作の反応時間の相関はかなり強い（r = 0.56）のに対し、名詞とPLD動作の相関ははるかに低かった（r = 0.31）。

これらの発見は、人間が生物学的動作と言葉を、それが文字で表現されたものであれ点光源表示であれ、識別するために同様の認知機能を用いていることを示唆している。研究者は、これらの発見が、動作と言葉の認知が運動系によって支えられることを示唆する「身体化認知」と呼ばれる理論的枠組みを支持すると示唆している。[12]

心理物理学

いくつかの研究では、生物学的動作の全体的処理と局所的処理の違い、すなわちPLD図全体が処理される方法とPLD内の個々の点が処理される方法の違いについて調査しています。ある研究では、個々の点を異なる方向を向いている人間の画像または棒人間に置き換えて、さまざまな方向に歩く人間のPLDにおける両方のタイプの処理を調査しました。[13]結果は、局所的な点が同じ方向を向いていないと人間は全体的なPLDの歩行方向を認識するのに苦労することを示しており、脳が処理中に全体的および局所的な刺激の両方の認識に同様の形状ベースのメカニズムを使用していることを示しています。また、この結果は、局所的な画像の処理が自動的なプロセスであり、歩行中のPLDの全体的な形状のその後の処理を妨げる可能性があることも示しています。

PLDにおける生物学的運動の知覚は、個々の点の動きと体全体の構成・向き、そし​​てこれらの局所的および全体的な手がかりの相互作用に依存します。[14]顔の知覚におけるサッチャー効果と同様に、個々の点の反転は、図全体が通常通りに提示されている場合は容易に検出できますが、全体が逆さまに提示されている場合は検出が困難です。しかし、最近の電気生理学的研究では、神経処理の初期段階において、PLDの構成・向きがPLDの運動処理に影響を与える可能性があることが示唆されています。[15]

参照

参考文献

  1. ^ ab Blakemore, Sarah-Jayne (2001). 「行為の知覚から意図の理解へ」Nature Reviews Neuroscience 2 ( 8): 561– 567. doi :10.1038/35086023. PMID  11483999. S2CID  53690941.
  2. ^ ab Rizzolatti, Giacomo; Sinigaglia, Corrado (2016-10-20). 「ミラーメカニズム：脳機能の基本原理」. Nature Reviews Neuroscience . 17 (12): 757– 765. doi :10.1038/nrn.2016.135. ISSN  1471-003X. PMID  27761004. S2CID  13153411.
  3. ^ Saygin, AP (2007). 「生物学的運動知覚に必要な上側頭葉および運動前野」. Brain: A Journal of Neurology . 130 (Pt 9): 2452– 2461. doi : 10.1093/brain/awm162 . PMID  17660183.
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