【バーチャルリアリティ学】2.1脳神経系と感覚・運動

はじめに

　本ブログはバーチャルリアリティ学の内容を簡単にまとめたものです。学んだ内容の再確認的な感じの内容になっています。

 

バーチャルリアリティ学

バーチャルリアリティ学

 

 

 

2.1.1 脳神経系と解剖学的構造と神経生理学の基礎

大脳：バーチャルリアリティにとって重要な感覚や知覚を担う。

小脳：運動や姿勢の制御および運動学習に重要な役割を果たしている。

脳幹：延髄と橋から成り、生命の基本的な維持機能を司る。

大脳

大脳皮質の皮下組織

  • 大脳基底核：大脳皮質と視床や脳幹との間を中継する役割
  • 辺縁系：情動・意欲・記憶・自律神経活動に関わる役割

中心溝

  • 大脳半球の登頂から下方に走る大きな溝

一次体性感覚野

  • 後部の頭頂葉を後頭葉（感覚入力体性感覚『somatic sansation』を受容）

二次体性感覚野

  • 一次体性感覚野の後部にある
  • より高次の信号処理
  • 頭頂連合野において、他の感覚情報（視覚・聴覚など）と連合させる

一次運動野

  • 中心溝の全部の回に存在
  • 体の領域に対応した運動指令を体の筋肉に向かって発する

感覚野および運動野の神経は途中の延髄で交差しているため、右脳が左半身を、左脳が右半身を支配している

頭頂連合野

  • 空間知覚（space perception)に重要

視覚情報

  • 網膜から入る　⇒　外側膝状態を経由　⇒　後頭葉の一次視覚野(V1)に投射。両眼視差（binocular display)に対応する左右眼球からの神経経路の差はV1まで保持　⇒　分業的・分析的に高次処理される

運動の方向・回転などに選択性を持つ領域や、物体の携帯認識や顔の認識に重要な領域に分かれる

 

2.1.2 知覚・認知心理学の基礎

バーチャルリアリティにとって重要なのは感覚と知覚に関する心理学

大きさや奥行きをどのようにして知覚しているのか

人間は平面画像からも立体的な情報を知覚できる

⇒なぜ？　＝　いくつかの手がかりを活用しているため

  • 単眼手がかり

：陰影、重なり、線遠近法、大気遠近法、きめの勾配、経験的な物体の相対的大きさ、対象物の運動が距離によって異なることを使う運動視差、遠近で異なる水晶体厚さの調節

  • 両眼手がかり

：輻輳（Convergence)、両眼視差

　　　：両眼である点を凝視したときより目になる状態。角（輻輳角：両眼からの二つの視線と凝視点で作られる角）が凝視点アデノ距離が近づくにつれて大きくなる

  • 両眼視差：同じ対象物から得られる両眼に対応することなる画像。両眼に独立に提示したとき二つの画像が脳の中で融合して立体的に知覚させる

バーチャルリアリティを実現するうえで関係の深いものに大きさの恒常性がある

  • 知覚の恒常性：同一物体でも、距離によって網膜上の大きさが異なって、人間はこれを同一の大きさだと知覚できる。形、色、明るさも同じ。この知覚の恒常性があるため、HMDを使っても、すぐに適応できる。

 

2.1.3 感覚と運動

運動の知覚：眼球が静止しているときの網膜上の対象物の移動と、移動する物体を眼球を動かすことによって追跡する行為

知覚不可な運動：あまりに遅い運動（視覚にして1～2`/s以下）

　　　　　　　　早すぎる運動（35deg/s以上）

実際の運動と知覚される運動の不一致

  • 誘導運動（induced motion)：月夜の空に流れる雲を見ていると、雲が止まって月が雲の動きと逆方向に動いて見える現象
  • 自己運動感（vection)：実際には静止しているが、視覚情報によって移動しているかのように錯覚すること。加速度を感じる前庭感覚と対比することにより自分が移動していないことがわかる。HMDを装着した際、適切な映像を表示させなければ酔いを引き起こす
  • 仮想運動（apparent motion)：二つの離れた線分が短い時間（約60ms)で交互に点滅すると、それらが移動して見える

 

まとめ

　人間の脳だったり神経の仕組みを知るというのはVRを学ぶ上でまず避けては通れない道なので、ここでしっかりと頭に叩き込んでいこうと思います。