研究課題名：知覚-運動系におけるベイズ統合の神経機序
研究代表者：山口大学時間学研究所 宮崎 真
（１）研究の背景
我々は，内的にも外的にも変動に満ちた環境に身を置きながら精緻で安定した知覚-運動行為を実現しています．ヒトの中枢神経系がそれをどのように実現しているのかは，認知神経科学，身体教育学，スポーツ科学をはじめ人間科学諸領域における重要テーマの一つに挙げられます．
理論上，課題標的に関する事前分布を獲得し，それをベイズ則に基づき感覚情報と統合 (ベイズ統合) することにより，その変動の影響を最小化できます．代表者は，そのベイズ統合理論の予見と一致する心理物理学的現象をヒトの運動タイミング制御 (Miyazaki et al. 2005, J Neurophysiol)，および体性感覚の時間順序判断 (Miyazaki et al. 2006, Nature Neurosci) において観測し，報告してきました．
（２）研究の目的
近年，上述の代表者の研究も含めた心理物理学的実験によって，ベイズ統合モデルの予見と一致する知見が積み重ねられて，ベイズ統合がヒトの知覚-運動系における基本情報処理方略の一つであることが示されてきました．しかしながら，それがヒトの中枢神経系でどのように実現されているのかは未だ不明です．本研究は，心理物理学的手法と神経生理測定法 (機能的MRI, 経頭蓋磁気刺激, 脳波, 反射) を用いて，ベイズ統合がいかなる神経機序によって成立しているのかを解明していくことを目的とします．
（３）期待される成果と意義･波及効果
本研究により，関連脳部位，各関連脳部位の活動時間帯/順序, 各関連脳部位の役割の特定が進めば，ベイズ統合の神経機序の全容解明に向けて大きな進展が得られます．ベイズ統合は，変動に富む環境での知覚-運動行為の成功率を最大にする情報処理方略です．本研究によって得られる成果は，知覚 運動スキルの基礎理論の更新，スポーツやものづくりの現場での技能教育法の発展に寄与することが期待されます．
また，ベイズ統合は中枢神経系に正解率の向上という効用をもたらす一方で，低頻度の事象に対する感度を低下させるという損失ももたらします．このベイズ統合の負の特性のメカニズムを解明していくことにより，ヒューマンエラー防止システムの発展に貢献することも期待されます．
（４）研究成果
◇受賞
山田祐樹 (発表者)，河邉 隆寛，宮崎真．日本基礎心理学会第31回大会 (2012) 優秀発表賞，｢パタンランダムネス残効｣，平成24年12月18日 (通知)．
宮崎真. 平成23年度文部科学大臣表彰若手科学者賞，｢身体知覚の時空間的適応性の研究｣，平成23年4月20日．
◇論文 (selected)
Miyazaki M, Kadota H, Matsuzaki SK, Takeuchi S, Sekiguchi H, Aoyama T, Kochiyama T. Dissociating neural correlates of somatosensory temporal order and simultaneity judgments. (under review).
宮崎真, 竹内成生, 松崎梢, 関口浩文. 身体知覚の時空間的適応性. 信学技報 NC2013-71(2014-01): 25-30, 2014. (招待)
Yamada Y, Kawabe T, Miyazaki M. Pattern randomness aftereffect. Scientific Reports, 3: 2906 (pp.1-8), 2013.
Takeuchi S, Sekiguchi H, Matsuzaki S K, Miyazaki M. Probabilistic optimization in the human perceptuo-motor system. Journal of Physical Fitness and Sports Medicine 2(3): 287-294, 2013.
Yamamoto S, Miyazaki M, Iwano S, Kitazawa S. Bayesian calibration of simultaneity in audiovisual temporal order judgments. PLoS One 7(7): e40379 (pp.1-9), 2012．
Nagai Y, Suzuki M, Miyazaki M, Kitazawa S. Acquisition of multiple prior distributions in tactile temporal order judgment. Frontiers in Psychology 3:276 (pp.1-7), 2012.
Kudo K, Miyazaki M, Sekiguchi H, Kadota H, Fujii S, Miura A, Yoshie M, Nakata H. Neurophysiological and dynamical control principles underlying variable and stereotyped movement patterns in the process of motor skill acquisition. Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics 15(8): 942-953, 2011.
坂本梢, 宮崎真. 知覚‐運動系におけるベイズ統合－ヒット率を最大にするための脳の方略－. 高知工科大学紀要 8(1), 9-15, 2011.
Kadota H, Sekiguchi H, Takeuchi S, Miyazaki M, Kohno Y, Nakajima Y. The role of the dorsolateral prefrontal cortex in the inhibition of stereotyped responses. Exp Brain Res 203:593-600, 2010.
Miyazaki M, Hirashima M, Nozaki D. The “cutaneous rabbit” hopping out of the body. Journal of Neuroscience 30(5):1856-1860, 2010.
山本慎也, 宮崎真, 北澤茂. 事前確率に基づく多感覚統合. 信学技報 HIP2009-99(2009-12): 19-23, 2009. (招待)
◇学会発表 (selected)
Miyazaki M, Takeuchi S, Sekiguchi H. Transcranial magnetic stimulation over the right dorsal premotor cortex increases dependence on prior information during tactile temporal order judgment. The 44th annual meeting of the Society for Neuroscience, Washington DC, USA, Nov. 15-19, 2014.
Kadota H, Yamada Y, Dote T, Iwata M, Kochiyama T, Miyazaki M. Neural correlates of pattern randomness judgment. The 44th annual meeting of the Society for Neuroscience, Washington DC, USA, Nov. 15-19, 2014.
Matsuzaki S K, Kadota H, Aoyama T, Takeuchi S, Sekiguchi H, Kochiyama T, Miyazaki M. Distinction between neural correlates of audiovisual temporal order and simultaneity judgments. The 17th World Congress of Psychophysiology (IOP2014), Hiroshima, Japan, Sep. 23-27, 2014.
Takeuchi S, Sekiguchi H, Miyazaki M. Effect of transcranial magnetic stimulation applied over the premotor cortices on Bayesian estimation in tactile temporal-order judgment. The 17th World Congress of Psychophysiology (IOP2014), Hiroshima, Japan, Sep. 23-27, 2014.
竹内 成生，関口浩文，宮崎真. 触覚刺激の時間順序判断のベイズ推定における運動前野の役割：経頭蓋磁気刺激による研究. 第37回 日本神経科学会大会, 横浜, 2014年9月11-13日．
山田祐樹，門田宏，土手友美，岩田誠，河内山隆紀，宮崎真．パタンランダムネス判断は外側後頭複合体を賦活させる． 第37回 日本神経科学会大会, 横浜, 2014年9月11-13日．
宮崎真. 身体知覚の時空間的適応性. ニューロコンピューティング研究会『ニューロコンピューティングの実装および人間科学のための解析・モデル化』(電子情報通信学会), 北九州, 2014年1月20日．
竹内 成生，関口浩文，河野豊，宮崎真. 認知課題時の経頭蓋磁気刺激が脳波とパフォーマンスに与える影響. 第43回日本臨床神経生理学会学術大会, 高知, 2013年11月7-9日.
山田祐樹, 河邉隆寛, 宮崎真. パタンランダムネス残効. 日本基礎心理学会第31回大会, 福岡市, 2012年11月3-4日.
宮崎真．Bayesian calibration in tactile temporal order judgment (Crossmodal negative aftereffects vs. Bayesian). シンポジウム「感覚代行と感覚間統合－脳の可塑性をめぐって」－第76回日本心理学会, 川崎市, 2012年9月12日．
宮崎真．身体知覚の時空間的適応性. 第69回日本体力医学会 中・四国地方会. 高知. 2012年5月19日．
Miyazaki M, Kadota H, Matsuzaki S K, Takeuchi S, Sekiguchi H, Kochiyama T. Distinction between neural correlates for temporal order and simultaneity judgments. The 42th annual meeting of the Society for Neuroscience, New Orleans, USA, Oct. 14-17, 2012.
宮崎真, 門田宏, 松崎梢, 竹内成生, 関口浩文, 河内山隆紀. 同時性判断と時間順序判断の神経相関の分離. 第35回 日本神経科学会大会, 名古屋, 2012年9月18-21日.
宮崎真．身体を跳び出す皮膚兎―錯覚作用が顕わにする道具の身体化. 第37回 日本スポーツ心理学会，自主シンポ「「身体」から切り拓く知覚と運動のスポーツ心理学」, 福山, 2010年11月 19日.
Sekiguchi H, Takeuchi S, Kadota H, Nakazawa K, Miyazaki M, Uchida S, Nozaki D. Motor learning of uni- and bi- manual grip force modulation. The 40th annual meeting of the Society for Neuroscience, San Diego, USA, Nov. 12-16. 2010.
Miyazaki M, Hrasima M, Nozaki D, The cutaneous rabbit hopping out of the body, The 39th Annual Meeting of Society for Neuroscience, Chicago, Oct. 17-21, 2009.
宮崎真．ヒトの知覚-運動制御のベイズモデリング. 第64回日本体力医学会大会 シンポジウム「ヒト動作に伴う骨格筋の制御機構と運動適応システムを分子生物学、運動・神経-筋生理学、脳科学まで統合的に考える」, 新潟, 2009年 9 月19日.
宮崎真, 平島雅也, 野崎大地 . 身体外に生じる皮膚兎錯覚. 第32回 日本神経科学会大会, 名古屋, 2009年9月16-18日.
Yamamoto S, Miyazaki M, Iwano T, & Kitazawa K. Two opposing mechanisms in the calibration of simultaneity in temporal order judgments. The 10th Annual Meeting of the International Multisensory Research Forum. New York, USA, Jun. 29-Jul. 2, 2009.
◇研究成果に関する報道
信濃毎日新聞夕刊 2013年10月23日（3面）「脳に『乱雑さ』認識の仕組み」．
デーリー東北新聞 2013年10月14日（7面）「乱雑な状態認識 脳の仕組み解明」．
山口新聞 2013年10月12日（21面）「乱雑さ見分ける脳の仕組み解明」．
徳島新聞 2013年10月12日（2面）「『整然』と『乱雑』見分ける 脳の仕組み一部解明」．
東奥新聞 2013年10月12日（23面）「乱雑さの認識 仕組みを解明」．
東京新聞 2013年10月12日（2面）「『整列』『乱雑』すぐに判別 脳の仕組み発見」．
日本経済新聞 2013年10月12日（38面）｢『整然』と『乱雑』どう区別? ｣
新華社通信 (中国) 2013年10月12日配信｢日本学者：人脑内存在处理“不规则性”的机制｣．http://japan.xinhuanet.com/jpnews/2013-10/12/c_132792414.htm
新華社通信 (中国) 2012年7月31日配信｢日研究发现眼睛活动有助提高预测准确性」．http://japan.xinhuanet.com/jpnews/2012-07/31/c_131750885.htm
科学新聞 2011年4月22日（4面）「平成23年度科学技術分野の文部科学大臣表彰 若手科学者賞82氏」．
中部経済新聞 2010年5月4日（13面）「手にした道具にも皮膚感覚 ウサギ跳ねる錯覚現象」．
北海道新聞夕刊 2010年4月20日（4面）「道具の上からでも体感 刺激ないのに感じる皮膚の錯覚」．
岩手日報夕刊 2010年4月12日（3面）「持った道具上でも錯覚 皮膚をウサギが跳ねる感覚」．
大分合同新聞夕刊 2010年4月10日（9面）「皮膚上でウサギが跳ねるように感じる現象手にした道具でも錯覚発生」．
秋田さきがけ 2010年4月6日（19面）「錯覚現象『皮膚ウサギ』 持った道具上でも発生」．
福島民報 2010年4月5日（10面）「皮膚ウサギ錯覚現象 義足開発などへ応用期待」．
下野新聞 2010年4月2日（17面）「手にした道具に皮膚感覚 ウサギ跳ねるような錯覚」．
岐阜新聞夕刊 2010年4月１日（3面）「触れた道具に『感覚』 脳の錯覚『皮膚ウサギ』」
静岡新聞 2010年3月29日（7面）「道具介しても体感 刺激が〝跳ねる〟錯覚『皮膚ウサギ』」．
新華社通信 (中国) 2010年2月18日配信 「日研究称人体控制工具时会产生某种皮肤错觉」．http://news.xinhuanet.com/world/2010-02/18/content_13004999.htm
毎日新聞 2010年2月16日（24面）「不思議な『皮膚兎』現象 道具を介しても体感」
朝日新聞 2010年2月9日（15面）「皮膚の錯覚 道具にも」
NewScientist (英国) 2010年2月3日 ‘Imaginary rabbit’ breaks out of the body, http://www.newscientist.com/article/dn18472-imaginary-rabbit-breaks-out-of-the-body.html
◇その他
nature Japanで注目の論文に選定，｢パターンの乱雑さの残効｣，2013年10月11日．http://www.natureasia.com/ja-jp/srep/abstracts/49489
Faculty of 1000 選定. ｢Testing Bayesian models of human coincidence timing｣, 2012年5月31日．http://f1000.com/prime/715947812
Journal of Neuroscience 誌のThe 50 Most-Frequently Read Articles 第4位, ｢The “cutaneous rabbit” hopping out of the body｣, 2010年2月期．
