Grant amount：\3510000 （ Direct Cost: \2700000 、 Indirect Cost：\810000 ）

Conventional gait assist robots directly drive power to the lower limbs (leg motions), so problems with unnatural walking and falling have been pointed out. Therefore, in this research, we studied a new mechanism to indirectly stabilize the lower limbs (walking) through the input to the upper limb (arm swing), and firstly developed a safe gait assist robot with a low risk of falling based on it. Our method uses systemic stabilization of gait through control of upper limbs in CPG-mediated rhythmic synchronization between upper and lower limbs.

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Grant amount：\4550000 （ Direct Cost: \3500000 、 Indirect Cost：\1050000 ）

This study aimed at quantitatively investigating the relationship between body movement during face-to-face communication in real society and the degree of sharing context of communication. We analyzed time-series data on body movement of each employee in seven organizations of a company during about a few months. The result statistically showed a positive correlation between the degree of synchronization in body movement of two employees and the department information and communication time length that are supposed to reflect the degree of sharing communication context. Furthermore, we divided the network of face-to-face communication into several communities based on the degree of body movement synchronization to examine the relationship with the network structure. The result statistically showed a positive correlation between the degree of body movement synchronization and some structure indices such as transitivity and cluster coefficient.

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Grant amount：\39260000 （ Direct Cost: \30200000 、 Indirect Cost：\9060000 ）

Lecture is a co-creation process through communication between teachers and students. And in co-creation, “Ba” (embodied communication field) plays an important role. However, visualizing system of “Ba” has not been developed yet, and it depends on the experience and intuition of teachers in the class room. In this study, we constructed an artificial system to visualize “Ba” in group communication, and clarified the neuroscientific base of the empathic state in “Ba”. In addition, we have developed a co-creative lecture support system which can feed back information from the “Ba” to teachers in real time.

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Grant amount：\3640000 （ Direct Cost: \2800000 、 Indirect Cost：\840000 ）

Improvement of the educational quality becomes very important in recent years. To improve it, both a functional side of education and a side as Ba (atmosphere) are essential, however only the supporting system for functional side has been developed. Although the Ba is also important for cultivation of the will to learning, creativity and the communication which are deeply related to the quality of education, it has not been supported from the engineering viewpoint. From this background, this study established a visualization system of Ba using human big data analysis and we realized co-creative innovation in the quality of education by using the visualization system.

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Grant amount：\18070000 （ Direct Cost: \13900000 、 Indirect Cost：\4170000 ）

研究概要（英文）
The aim of this research was to support gait rehabilitation of Parkinson disease by using interpersonal mutual entrainment of gait dynamics. First, evaluation methods of stability in gait rhythm generation process was established in festination gait as an example. Next, we clarified a mechanism of dynamical stabilization of gait rhythm in the mutual entrainment. Finally, portable gait stabilization system implemented on smart phone was newly developed based the above experimental results.

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Grant amount：\6000000 （ Direct Cost: \6000000 ）

情報爆発の背景には、記号化された情報に偏ったコミュニケーション技術の拡大がある。この問題を克服するためには、記号的情報と同時に、それを統合するためのコンテクスト情報の共有が不可欠である。そしてコンテクストを生む「間」がインターパーソナルに共創される必要がある。そこで本研究では、対話コミュニケーションを対象として「間」の生成機構をモデル化し、それに基づいて情報統合を支援するヒューマンロボットインタラクション(HRI)の構築をめざした。
具体的には情報統合の対話、特に、対話を介する合意形成プロセスに注目し、「間」に関わるダイナミクスの時間発展の計測を行い、「間」の生成過程と情報の統合過程の関係について分析しモデル化した。そして、それをHRIの対話に実装し情報統合を支援できる共創的なHRIシステム技術を確立することをめざした。
平成22年度は、対話コミュニケーションにおける発話に注目し「間」のダイナミクスの時間発展の計測と分析を行った。具体的には、ポーズ長としての「間」に対する、前後から挟む発話長からの影響を分析した。その結果、先行する発話長からポーズ長が影響を受けるだけでなく、前後の発話長の関係からポーズ長が影響を受けるというグローバルな作用関係を初めて明らかにし、その発話タイミングの制御モデルを構築した。
平成23年度は、このモデル化を踏まえて、発話タイミング制御モデルのHRI(アバターと人間の相互作用)への実装および有効性評価に取り組んだ。結果的には発話の自然さに対する提案モデルの有効性が確認された。そして最終的には、インターパーソナルなコンテクスト共有が情報爆発の克服に不可欠であり、そのためには「間」の支援システムが有効であるという、共創的視点から本研究成果を取りまとめた。

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Grant amount：\18460000 （ Direct Cost: \14200000 、 Indirect Cost：\4260000 ）

Considerable research attention has been devoted to interpersonal synchrony and to locomotor control. However their intersection, the interpersonal synchronization of stepping rhythms, remains relatively unexplored, despite being a common phenomenon that has considerable rehabilitation potential. Therefore, from the perspective of mutual entrainment of gait rhythms, we have constructed an interpersonal synchrony emulation system between a human subject and a virtual biped robot that generates pacing signals using nonlinear oscillators. This system synchronizes the gait cycles of a human and the robot in a cross-feedback manner, by presenting auditory stimuli that indicate the timing of the partner's foot contacting the ground. Here, we evaluated the effectiveness of this system in gait stabilization of Parkison's disease patients, who display disturbances in rhythm formation of gait. The results showed that the gait festination as stride time reduction stabilized and the fluctuation of stride time showed high self-similarity. These results show the effectiveness of mutual entrainment in dynamically stabilizing gait disturbances.

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Grant amount：\7400000 （ Direct Cost: \7400000 ）

情報爆発時代の背景には、記号化された言語的情報に偏ったコミュニケーション支援技術の拡大がある。この問題を克服するためには、言語的情報と同時に、情報を「統合」するためのコンテクスト情報の共有促進が不可欠である。そして、コンテクストを生む「場」や「間」をインターパーソナルに共有することで情報統合を促進できる「共創的コミュニケーション」の研究が重要になる。
われわれは、平成18年度には「間」の共有プロセスの基礎的調査として、合意形成という情報統合の対話に注目し、言語的情報のやりとりと「間」の時間変化の同時計測を行った。具体的に、合意形成の対話において、言語に関わるセマンティクスと「間」のダイナミクスの時間発展の同時計測を進めた。前者は会話分析を用いて合意度として評価し、後者は会話の交替潜時(ポーズ長)の相関解析を行った。その結果、合意度の上昇とともに被験者間のポーズ長の時間発展が同調する現象を発見した。その結果、言語に関わるセマンティクスと、「間」に関わるダイナミクスの両方がインターパーソナルな情報統合に不可欠であることが明らかになった。
これを踏まえて、平成19〜20年度には「間」の共有機構のモデル化として、そのような共創的コミュニケーションを人間同士の簡単な指示-応答対話に限定し、発話と身振りのタイミング機構を分析し、それを人間とロボットとのインタラクションの中に再構成することに取り組んだ。そして、言語情報の意味が、その発話や身振りのタイミングによって変化することを実証するとともに、それがどのような条件のもとで情報統合に寄与するかを調査した。その結果、簡単な指示-応答対話における発話と身振りのタイミング制御モデルを明らかにし、それをロボットに実装し評価することに成功した。これは情報の統合における「間」の重要性を示した初めての実験である。

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Grant amount：\3300000 （ Direct Cost: \3300000 ）

ITコミュニケーションにおける情報爆発の背景には、記号化された明在的情報に偏った伝達チャンネルの拡大がある。この問題を克服するためには、明在的情報に加えて、情報を意味づけている暗在的なコンテクスト情報の共有促進技術が不可欠である。そして、このコンテクストを生む「場」や「間」が人々の間で共創される必要があると考えられる。そこで本研究では、人間の対話コミュニケーションをモデルとして「間」の共創機構を解析し、それに基づく「間」の共有支援インタフェースの構築をめざしている。これは大きく2つのステージに分けられ、前半が対話コミュニケーションにおける「間」の共創機構の解析とモデル化であり、後半がそれに基づく共創型の音声インタフェースの開発とネットワークにおける「間」の共有支援への展開である。本年度は、その構想の最初の1年分について実施した。具体的には、同期タッピング実験の研究成果をもとに、対話において発話と身体動作の関係を解析し、この予測的な時間感覚としての「間」の生成と共有のメカニズムを明らかにした。特に、対話におけるターンテイキングに注目し、発話と身振りの時間発展の計測を行なった。その結果、発話や身振りのタイミング同調(「間」の共有)と合意形成が対応することを明らかにした。これは申請代表者(三宅)・分担者(山本)と海外共同研究者(ペッペル)の連携のもと進めた.さらに、このデータの時系列解析に基づいて対話における「間」の共創モデルを構築した。これは海外共同研究者(ザカイ)の協力を得て推進した。

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Grant amount：\14000000 （ Direct Cost: \14000000 ）

「間(ま)」を合わせることは人間同士の協調作業において不可欠である。しかし、この「間」が合うことは物理的な同調とは異なっていることに注意しなければならない。われわれは同期タッピング課題において、人間の同調感覚は刺激に数10ms秒先行してタップする状態に対応することを既に明らかにしており、このことは認知的な「いま」は未来としての予測的領域に創出されることを意味しているからである。したがって、人間と機械の関係においても、物理的リアルタイム性に基づく従来型の協調制御に加えて、認知的同時性としての「間」の共有が考慮されなければならない。そこで本研究課題では、このような「間」の共有機構を明らかにし、それに基づく共創インタフェースの設計論を確立することを目標とした。そこで本研究では、上記の同期タッピングにおいて予測的タイミング制御として観察される「間」の創出機構を認知神経科学的に解析し、脳高次機能が関与する認知的過程と、それが関与しない身体的過程として時間感覚の創出機構が二重化されていることを明らかにした(三宅、大西、高野、岩田、川島、野澤、ペッペル)。さらに、タッピングの時系列解析も進め、両過程のダイナミクスの違いも解明した(三宅、小松)。そして人間2人の協調タッピングにおいて「間」の共創プロセスを計測し数理的にモデル化することにも成功した(三宅、今)。このような成果を踏まえて、より広いクラスの協調作業にモデルを拡張するために、人間同士の協調歩行の解析と歩行介助システムWalk-Mateへの応用を進めた(三宅、武藤、高梨、小林哲)。さらに音楽的インタラクションの解析と再構成にも適用した(三宅、山本、小林洋)。これらの基礎研究と応用研究によって、「人間と共生できる情報システム」としての共創インタフェースの設計原理を明らかにした。

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Grant amount：\6600000 （ Direct Cost: \6600000 ）

間(ま)を合わせることは人間同士の協調作業において不可欠である.しかし,この間が合うことは物理的な同調とは異なることが知られている.したがって人間と機械の協調においても,従来の物理的リアルタイム性に基づく協調に加えて,認知的同時性としての「間」の共有も考慮されなければならない.本研究の目標は,人間と人工物が互いに間を合わせタイミング調整できる共創型インタフェースを構成することにある.昨年度は第一段階として,一定周期のリズム音に合わせてタッピングする、同期タッピング課題におけるタイミング制御をモデル系として,間の指標となる非同期量の時間発展を心理学的に調べた.その結果,能動的注意からの影響を受ける明在的機構と,その影響を受けない自動的機構が協同的に関わる過程であることが示された.今年度は,この成果を踏まえて同過程の時系列解析を行なった。具体的には、非同期量の時間発展のスペクトル解析を行い、そのピーク成分とオフセット成分に分離して解析した。リズム音の周期が600〜1500ms程度の時にはオフセット成分に強い対数則の関係が見られ、1/f^n型のフラクタル的なダイナミクスを示すことが明らかにされた。一方、リズム音の周期が1800〜3600ms程度の時にはピーク成分が顕著になり、固有周期型のダイナミクスを示すことが示された。後者は定常性や安定性を特徴とする力学系であることを意味しており、前者は非定常で不安定であることを特徴とする力学系を意味する。さらに、これら両者のダイナミクスに基づいてタイミング制御がなされる過程の時間発展も解析した。これらの結果は、間(ま)の共創過程のモデル化へ向けての重要な情報となる.

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Grant amount：\12000000 （ Direct Cost: \12000000 ）

We are studying the gait disorder as a problem of the self-organization of a spatio-temporal movement pattern in the interaction between the environment and the body. And, based on this framework, we have proposed Walk-Mate as co-creative walking assist system. However, a systematic investigation has not been done for an actual gait disorder. From these backgrounds, we applied Walk-Mate to the gait disorder person, and examining effectiveness in the walking assist and rehabilitation. The following two problems were studied.
(1)Construction of Walk-Mate for the elderly people
First in this research, Walk-Mate was reconstructed as a wearable system and the usability was improved.
(2)Evaluation of effectiveness to the elderly people
The effectiveness of walk-Mate for elderly people was evaluated from the viewpoint of dynamical system and its stability.
As a result, it succeeded in the construction of a wearable Walk-Mate system for elderly people by using the acceleration sensor in 2002. It started the systematic investigation of effectiveness by using the new Walk-Mate in 2003. And, the evaluation index of the gait disorder as a dynamical disease was developed based on the concept of the dynamical system in 2004. Concretely, data of the hip joint disease that was one of the musculoskeletal system troubles was acquired and analyzed intensively. Finally, effectiveness was confirmed to 50 patients statistically.

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Grant amount：\5900000 （ Direct Cost: \5900000 ）

人間同士の協調作業では,相手と「間(ま)」を合わせることが重要である.しかし,この「間」が揃うことは,物理的な同調とは異なることが既に示唆されている.したがって人工物による人間の協調支援においては,物理時間の共有に加えて,認知的時間としての「間」の共有も考慮されなければならない.本研究の目標は,人間と人工物が互いに「間」を合わせタイミング調整できる共創型インタフェースを構成することにある.そして,本研究課題では,このような共創的コミュニケーションに不可欠と考えられる「間」の創出について,タイミング予測機構との関係から心理学的解析を進めた.
今年度は,その第一段階として,同期タッピング課題を用いて人間のタイミング制御における「間」の創出機構に関して調べた.特に,本研究では,同期タッピング課題において被験者の注意が予測的タイミング制御に及ぼす影響を調べた.これによって「間」の創出機構を,注意に依存する部分と依存しない部分に分離し,その相互関係を明らかにできると期待されるからである.被験者の注意の制御には二重課題法を用いた.これは対象とする課題(一次課題)を遂行中に他の課題(二次課題)を課すことによって,一次課題の遂行に必要なシステムの処理能力を減少させる実験手続きである.
その結果,同期タッピング課題におけるタイミング制御機構に2つのタイプが存在することを初めて明らかにしたのである.ひとつは注意の影響を受ける予測的タッピングであり,もう一つはその影響を受けない自動的なタッピング機構である.したがって「間」の創出とは,能動的注意からの影響を受ける明在的機構と,その影響を受けない自動的機構が協同的に関わる二重化された過程であることが示された.今後は,この二重化された機構のインタラクションに基づく「間」の創出過程の解析を進めることになる.

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Grant amount：\3200000 （ Direct Cost: \3200000 ）

During this two-year research project, research efforts have been concentrated on formulation of the human motion/task skill formation. We have related this formation process with the time varying profiles of the kinetic parameter values of muscle-skeleton system, and take these profiles as expressions of task skills. Regarding its formation, generalizing ability, and its applications to practical mechanical systems, We tackled and obtained certainly valuable results in the following stated topics.
1.We tried to establish a control system architecture for acquiring the task skills in dynamic manipulation of objects using robotic manipulators. A robotic batting is taken as a task example. The desired space trajectories for manipulators to perform the task are not specified explicitly. The joint driving torque patterns of manipulator are considered as the task skill, generated as the function of the intension of task, the given desired hit-back ball velocity, and the states of the ball and the manipulator.
2.To select properly scaling laws to scale up and down system state and/or the control factors in bilateral tele-micromanipulation systems, an approach is discussed where the human operator is considered as a part of the control system. Human dynamic characteristics under different scaling laws is experimentally analyzed in order to provide insight to design the system with better performance.
3.Development of signal processing and control approaches for cybernetic prosthetic arm/leg toward their application to handicapped people has been performed. A direct torque control method for prosthetic hand based on estimation of the EMG is proposed, which enables the flexible and continuous hand motion and has been examined on a two-DOF hand. On the other hand, a model-based parameter design method for the passive visco-elastic joint elements of an above-knee prosthesis is proposed and its feasibility is studied.
4.Internal constraints based control is proposed as an autonomous control method to realize both cooperativity and diversity. We used a robot model composed of two subsystems. One is a physical system and the other is an interpretation system. The proposed method is realized through mutual constraint process between these two subsystems. A task that multiple robots carry on load was examined as an example of coopertative behavior to verify the effectiveness of this method.

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Grant amount：\500000 （ Direct Cost: \500000 ）

前年度の研究成果より、細胞内リズムにおけるコヒーレンス生成崩壊サイクルと細胞形態における形態生成サイクルの間での相互依存関係が、真性粘菌の形態形成プロセスにおいて重要なはたらきを担っていることが実験的に示された。そこで、本年度は、このプロセスにおける相互拘束メカニズムを明らかにするために、前者を化学振動子の結合系として、後者を原形質流動に伴う力学系としてモデル化し、シミュレーション的に解析することを試みた。具体的には、化学振動子系はカルシウムおよびATPの非線型リズムの結合系と捉え、それらの濃度に依存して力学系における原形質流動の駆動力を生成すると考えた。また、力学系は原形質流動を記述するために流体力学系として捉え、その流動に伴う原形質輸送によって化学振動子の間でのカップリングに影響を及ぼすとした。これらの結果、化学系と力学系は相互拘束的挙動することがシミュレーション的にも確認された。さらに、化学系と力学系は、時間的に異なるタイムスケールで動作しており、化学振動子系における位相的コヒーレンスとしての位置情報の生成は、力学系におけるゆっくりした変化のもとに拘束を受けていることが示された。このことは、化学系における空間的多様性の生成を前提にして、個体としての時間的統合性を実現する上で力学系が有効であることを示唆している。

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Grant amount：\1800000 （ Direct Cost: \1800000 ）

本研究課題では、モデル化されない環境変動に対処可能なシステムの構築を目的としている。この目的を達成するための方法として、身体系と認識系から構成されるシステムを考え、身体系において環境と相互作用を行なうことによって、コヒーレントな関係を生成し、生成された関係に基づき認識系において自身の制御ルールを自己生成していくという内的設計を提案した。具体的には、内的設計に基づくロボットを構築し、それら複数に荷物運搬を協力して行わせ、運搬途中に環境変動を与えるシミュレーションを行い、その環境適応性をみることで、内的設計の有効性を示した。このとき、制御ルールは予め規定されているが、荷重変動、ロボットの除去といった異なる環境変動に対して、個々のロボットがコヒーレントな関係を生成した場合には同一の制御ルールのもとで適応的に機能分散を行い、安定な荷物運搬を継続することを示した。また、コヒーレントな関係の生成に失敗する場合があることを示し、このことから身体系が制御ルールの妥当性を評価する働きを有しており、新たな制御ルールを生成していくための枠組みをもつことも示した。このように、本研究においては、モデル化されない環境に対処可能な工学システムを実現するために内的設計が有効である可能性が示された。

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Grant amount：\1000000 （ Direct Cost: \1000000 ）

空間的知覚情報が海馬神経系において統合され認知マップを生成するメカニズムを行動レベルから明らかにした。具体的には、ラットを用い、その行動可能空間が拡大する過程における空間認知マップ生成プロセスを、運動パターン変化を通して解析した。空間ナビゲーション課題として、最初に迷路空間1を学習させ、その後、新しい迷路空間2を接続して行動可能領域を拡大した。そして、このような空間拡大の前後においてスタートからゴールまでの移動距離を計測した。その結果、各試行ごとの移動距離変化のうち、新たな空間2を追加した後、オフセット成分では、学習済みの空間1の移動距離が一過的に増加し、その後両空間とも揃って減少した。また振動成分では、移動距離の増加減少リズムが出現した。さらに、その移動距離の増加、減少区間ごとに行動速度および角速度のゆらぎを評価すると、増加区間ではゆらぎが大きく減少区間では小さかった。これらの結果をまとめると、1)空間認知マップは部分空間ごとに独立に形成されるのではなく、既存マップと新たな空間知覚情報を統合する形で、空間全体に関するマップとして発展的に生成されること、さらに2)仮説的マップ生成とそれに基づく空間解釈と呼び得る、意味的に異なるプロセスが経時的かつ循環的に進行し、空間認識を発展的に達成されること、の2点が示唆された。

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Grant amount：\1300000 （ Direct Cost: \1300000 ）

従来のシステム設計では人間が拘束条件を明示的に設定し機能を規定していた。しかしこのような設計原理に基づく限り、予測できない状況に柔軟かつ発展的に対応することはできない。一方、著者は生物的「創発性」に着目し、粘菌の走化性における環境適応的形態形成やラットの空間認知マップ生成機構を解析してきた。そして、振動子系におけるリズムの相互引き込みによる拘束条件の「自己言及的」創出の重要性を明らかにした。
そこで本研究課題では、この様な生命システムにおける創発現象の根源にある拘束条件の自己創出プロセスをモデル化し、さらに人工システムとしての創発的設計原理としての確立をめざした。具体的には、群ロボットシステムをモデル系として用い、大自由度分散系の設計における逆問題をこのような新しい視点から捉えなおすことを試みた。特に、歩行ロボット群において個々のロボットの歩行運動を一種のリズムと見なし結合振動子モデルを構成した。
その結果、歩行リズムの相互引き込みによって生成する位相勾配パターンが、個々のロボットとシステム全体との位置関係、さらに外部環境とシステムの関係を表現していることが明らかにされた。そして、個々のロボットはこの情報に基づいて拘束条件を自己生成し、システム全体としての機能を創発するように協調的に機能分散できることが示された。しかも、あらかじめ予測できない環境変化に対しても、状況に応じて拘束条件をリアルタイムに生成し自律的に対応できることを示した。具体的には、グループ編成の問題と協調的荷物運搬の問題に取り組んだ。

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Grant amount：\900000 （ Direct Cost: \900000 ）

生命システムの形態は、環境変化に対して適応的に形成される必要がある。しかし従来の形態形成理論は、固定された拘束条件(境界条件)下での一定のパターン形成しか扱えないという本質的な問題点があった。そこで本研究課題では、真性粘菌の走化性をモデル系として、情報的に開かれたシステムにおける環境適応的なパターン形成の原理を明らかにすることを試みた。作業仮説としては、上記の実験的知見に基づき、自己組織系の拘束条件を自己創出できる「自己言及システム」としての情報構造を考えた。
具体的には、細胞内Ca2+リズムの相互引き込みを通して位相パターンを生成する自己組織系と、そのリズムの結合構造を規定する形態パターンとしての拘束条件の間での、相互関係の時間発展に注目した。そのため粘菌変形体に特徴的な扇型の形態パターンが発展的に形成されるプロセスにおいて、細胞内リズムの時空間ダイナミックスと形態パターンの間での経時的かつ循環的関係を画像処理的に計測した。特に、粘菌が環境からの刺激に基づいてその扇型のパターンを再構築するプロセスを観察した。
これらの結果を、細胞内リズムの相互引き込みによる位相パターン生成とそれらリズムの結合構造としての形態パターンの間での自己言及ダイナミックスとして解析した。これらによって、リズムの相互引き込みを通して生成するコヒーレント状態とそれに基づいて生成する拘束条件の間での自己言及ダイナミックスとしての環境適応的形態パターン生成のメカニズムが明らかにされた。特に、細胞内リズムの相互引き込みを通して環境依存的位相パターンが生成され、その位相関係が制御情報となり環境適応的に新たな形態パターンを生成し、それが新たな拘束条件として次の位相パターン形成に働きかける自己言及プロセスの存在が示された。

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Grant amount：\1500000 （ Direct Cost: \1500000 ）

海馬神経系における知覚情報の意味的統合の原理はよくわかっていない。そこで本分担課題では、空間認知マップ生成に限定してこの問題の解明を試みた。具体的には、ラットの行動可能空間が拡大する過程における空間認知マップ生成をシ-タリズムとの関連において解析するが、今年度はその第一段階として空間拡大過程における動物の行動パターン変化を重点的に調べた。学習課題としては、最初に迷路空間1に対して学習させ、その後、新しい迷路空間2を接続して行動可能領域を拡大するというものを用い、この前後において空間1と2におけるラットの移動距離を計測した。その結果、移動距離変化のオフセット成分では、空間2を追加することで、学習済みの空間1の移動距離も一過的に増加し、その後両空間とも揃って減少した。このことは、認知マップは部分空間ごとに独立に形成されるのではなく、既存マップと新たな空間知覚情報を統合する形で、空間全体に関するマップとして発展的に生成されることを示唆している。一方、移動距離変化の振動成分では、空間2を追加することで距離の増加減少リズムが出現した。そこで、移動距離の増加、減少区間ごとに各試行内での行動速度の加速度分布、角加速度分布を解析し行動ゆらぎを評価したところ、移動距離の増加区間ではゆらぎが大きく減少区間では小さかった。このことは、仮設的マップ生成とそれに基づく空間解釈と呼び得る、意味的に異なる脳内プロセスが経時的かつ循環的に進行し、空間認識が発展的に達成されることを示唆している。

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Grant amount：\1000000 （ Direct Cost: \1000000 ）

空間的知覚情報が海馬神経系において統合され認知マップを生成するメカニズムを行動レベルから明らかにした。具体的には、ラットを用い、その行動可能空間が拡大する過程における空間認知マップ生成プロセスを、運動パターン変化を通して解析した。空間ナビゲーション課題として、最初に迷路空間1を学習させ、その後、新しい迷路空間2を接続して行動可能領域を拡大した。そして、このような空間拡大の前後においてスタートからゴールまでの移動距離を計測した。その結果、各試行ごとの移動距離変化のうち、新たな空間2を追加した後、オフセット成分では、学習済みの空間1の移動距離が一過的に増加し、その後両空間とも揃って減少した。また振動成分では、移動距離の増加減少リズムが出現した。さらに、その移動距離の増加、減少区間ごとに行動速度および角速度のゆらぎを評価すると、増加区間ではゆらぎが大きく減少区間では小さかった。これらの結果をまとめると、1)空間認知マップは部分空間ごとに独立に形成されるのではなく、既存マップと新たな空間知覚情報を統合する形で、空間全体に関するマップとして発展的に生成されること、さらに2)仮説的マップ生成とそれに基づく空間解釈と呼び得る、意味的に異なるプロセスが経時的かつ循環的に進行し、空間認識が発展的に達成されること、の2点が示唆された。

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