運転中のサブタスクによる脳活動の増加:新しいMR互換運転シミュレータを用いたfMRI研究

Increase in brain activation due to sub-tasks during driving: fMRI study using new MR-compatible driving simulator
Mi-Hyun Choi, Hyung-Sik Kim, Hee-Jeong Yoon, Jung-Chul Lee, Ji-Hye Baek, Jin-Seung Choi, Gye-Rae Tack, Byung-Chan Min, Dae-Woon Lim and Soon-Cheol Chung
Journal of physiological anthropology, vol.36, p.11, 2017

“いくつかの研究では,神経活動が運転に関連していることを示すために,機能的磁気共鳴イメージング(fMRI)を使用している.fMRI研究においてサブタスクを実行しながら運転に関連する脳反応を解明した.これらの研究では,コンピュータのマウス,トラックボール,またはジョイスティックを使用して運転をシミュレートし,実際の運転状況に匹敵しないことに注意することが重要である.これらの限界を克服するために,MR対応の運転シミュレータ(80km/h)を備えた駆動輪とペダルを使用した.被験者はサブタスクを実行しながら運転し,我々はニューロンの活性化の差異を観察しようと試みた.実験は3つのブロックから構成され,各ブロックは制御段階(1分)と駆動段階(2分)の両方から成っていた.制御フェーズ中に,運転者は停止画面を見て,運転タスクを実行しないように指示された.運転段階では,運転者は80km/ hでサブタスク条件で運転を行う場合と,運転のみの2種類を行った.ドライバーが運転のみに集中している場合と比較して,運転手がサブタスクを実行している間に運転した場合,活性化ボクセルの数は空間的知覚の原因となる頭頂部領域で大きく減少した.下前頭回および上頭側回などのタスク実行領域は,活性化の増加を示した.運転中に同時にサブタスクを実行することは運転手の運転に影響を与えた.誤動作の監視と不必要な動き(例えば,車輪やペダルの動き)の制御を担う,帯状回と小葉領域(扁桃核、尾状核、髄腔内および視床)は,運転条件のみに比べて活性していた.これまでの研究で使用されたシンプルな運転シミュレータ(ジョイスティック、コンピュータマウス、トラックボール)と異なり,この研究で使用されている運転シミュレータに駆動ホイールとペダル(アクセラレータとブレーキ)を追加された.結果,処理された動作の数が増加し、制御が必要な不要な動作の数が増加した.これは対応する脳領域における活性化を増加させた.”

ドライビングシミュレータにおける作業負荷とマインドワンダリングの関係

Relationship between workload and mind-wandering in simulated driving
Zhang, Yuyu and Kumada, Takatsune
PloS one, vol.12, no.51, pp.1-12, 2017

メンタルワークロードとマインドワンダリングは,安全運転に非常に関連している.本研究では,運転中の精神的作業負荷とマインドワンダリングの関係を調査した.参加者(N = 40)は,運転シミュレータの車追従作業を行い,音を聞いて心がさまよっていたかを報告した.運転後,参加者はNASA タスク負荷指数(NASA-TLX)を使用して作業負荷を報告した. 結果は,2 つの異なる視点でワークロードとマインドワンダリングの間の相互作用を明らかにした.第一に,個々の作業負荷とマインドワンダリングとの間に負の相関があった(r = -0.459).第二に,時間的な視点から,作業負荷とマインドワンダリングの頻度はタスク時間に比べて有意に増加し,正の相関がみられた.これらの結果は,仕事の負荷と運転中のマインドワンダリングの理解に貢献する.

運転動画視聴時の緑内障患者の眼球運動の調査

Exploring Eye Movements in Patients with Glaucoma When Viewing a Driving Scene
Crabb, David P and Smith, Nicholas D and Rauscher, Franziska G and Chisholm, Catharine M and Barbur, John L and Edgar, David F and Garway-Heath, David F
PloS one, Vol.5, No.3, 2010
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“背景
緑内障は視力障害の主要な原因である進行性の眼疾患である.視野の自動評価は病気の過程の様々な段階を決定する.診療所で撮影されたこれらの測定値を患者の実際の機能と関連付け,日常の作業を行うときに患者が制限された視野を補うかどうかを確認すること必要がある.そこで,本研究では,ハザード・パーセプション・テスト(HPT)における運転シーンを見る際の緑内障患者の眼球運動を調べた.

解析手法
HPTは,運転手の視点から見た様々な交通シーンの短い動画からなる英国運転免許試験の構成要素で,方向転換や減速を必要とする危険な状況が含まれている.両眼視野欠損を有する9人の緑内障患者および10人の年齢が一致した対照被験者からのデータを検討した(すべての経験豊富なドライバー).各被験者は,目の動きを伴う26の異なる動画を,視線追跡装置によって同時に監視した.ソフトウェアを用いて,データを前処理し,それを動画に併合し,眼の動きおよび視点(動的二変量輪郭楕円分析を使用して)を定量化した.平均し,全てのHPTフィルムにおいて,患者は,例えば,有意に多くのサッカードを作る対照とは異なる眼球運動特性を示した.患者の「point-of-regard」の平均領域は対照と有意差はなかったが,両眼視野欠損に関してハザードを見逃した明らかな被験者が確認された.

結論
両側緑内障患者の眼球運動パターンの特徴は,交通シーンを見るときに,年齢が一致した対照とは大きく異なる可能性がある.緑内障患者によって行われた眼球運動の研究は,運転に必要な視野成分の定義に関する有用な情報を提供する.

能動的および受動的運転における眼球運動と危険感知

Eye movements and hazard perception in active and passive driving
Mackenzie, Andrew K and Harris, Julie M Visual cognition, Vol.23, No.6, pp.736-757, 2015
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受動的な視点のパラダイムと日常の仕事に積極的に関わることを比較すると,目の動きにパターンの違いがみ られる.視覚と行動を組み込んだ設定を用いた実験で実施された視覚運動制御の研究が最も有用であると考えら れる.我々は模擬運転タスクと模擬運転タスクのビデオを用いた危険感知タスクの間の眼球運動および危険感知 反応時間を比較する研究を行った.運転中に被験者が路面を認識し,車両の前方を注視していることを発見した. また,被験者は運転課題時の危険を検出することが遅かった.結果は,模擬運転を行った場所の相互作用が,運 転動画を単に見ることよりも,視覚システムおよび注意システムに対する需要を増加させることを示唆している. 我々は,これらの違いがなぜ発生するかついて考察を行い,ドライバーの訓練と評価における様々な状況の中か ら,この知見がもたらす可能性について調査した.

自閉症スペクトラム障害を有する成人の運転習慣認識課題における注意点の相違

Attentional Differences in a Driving Hazard Perception Task in Adults with Autism Spectrum Disorders
Journal of autism and developmental disorders, vol.47, No.2, p.405, 2017
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本研究では,運転習慣認知課題に関連して,ASD における社会的および非社会的刺激の注意深い処理を検討し
た.参加者は,目の動きが記録されている間に,道路のシーンのビデオを見て,危険を検出した. ASD を有する
被験者は,運転習慣の危険性を比較的良好に検出したが,危険に適応するのが遅かった.ハザードの発症に先立
つ時間におけるより大きな注意喚起は,より低い言葉のIQ と関連していた.この調査結果は,運転習慣の危険性
を特定する際に,ASD を持つ人が注意を分散して指導することを示唆している.