Evidence for a Vestibular Contribution to Object Motion Prediction

あなたの脳が、超スマートな気象予報士であると想像してみてください。通常、あなたの脳は、地球の重力によって「ゲームのルール」が決まっていると想定して、ボールが空中をどのように飛ぶかを予測します。つまり、物は上がり、減速し、そして再び落下するというルールです。科学者たちは、この予測能力が、私たちの頭の中にあるあらかじめ組み込まれたルールブック（重力の「メンタルモデル」）によるものなのか、それとも、どちらが下であるかを常に感じ取っている身体の内部センサーによるものなのか、長年疑問に思ってきました。

これを知るために、研究者たちは感覚を欺くことができるバーチャルリアリティ（VR）ゲームを用意しました。彼らは人々に、放物線を描いて飛ぶボールを見せましたが、そこで2つのトリックを仕掛けました。

1. 通常のトリック： ボールは地球上のように振る舞い、下にカーブしました。
2. 逆さまのトリック： ボールは「負の重力」の中にいるかのように振る舞い、下に向かう代わりに上にカーブしました。

どちらの場合も、ボールは飛行の途中で消えました。参加者は、ボールが元の高さに戻ると「思った」瞬間にボタンを押さなければなりませんでした。

研究の結果、以下の比喩を用いて説明できる発見がありました。

1. 「ルールブック」対「コンパス」
研究者たちは、次のようなことを知りたかったのです。私たちは、物体がどのように動くかを予測するのは、頭の中に「重力は下に引く」というメンタルな「ルールブック」を持っているからでしょうか？ それとも、今どちらが下であるかを教えてくれる内部の「コンパス」（内耳の前庭システム）があるからでしょうか？

結果として、人々は、地球のような通常のボールのタイミングを当てる際、奇妙な逆さまのボールの際よりも上手かったわけではないことが分かりました。これは、地球の重力に関する強力なメンタルな「ルールブック」を持っていることが、私たちの予測を動かしている唯一の要因ではないことを示唆しています。

2. 「眠れる」姿勢
次に、彼らは人々を「直立している状態」と「仰向けに寝ている状態」の2つの異なる姿勢でテストしました。

• 直立： 脳は正常に機能しました。
• 仰向け： 人々が仰向けになると、一貫して、ボールが戻ってくるまでの時間を過大評価しました。つまり、実際よりもボールが戻ってくるのに時間がかかる、と考えてしまったのです。

このように考えてみてください。仰向けになると、内耳の「コンパス」が混乱したり、立っている時とは異なる信号を送ったりします。それはまるで、脳の内部時計が遅くなったり、霧がかかったりしたようなもので、視覚的なシーンは全く同じに見えるにもかかわらず、落ちてくるボールが心の中で「より長い旅」をしているように感じさせるのです。

3. 「静止ノイズ」テスト
これが単に横になっている時の怠慢や疲れによるものではなく、内耳によるものであることを証明するために、彼らは最後のテストを行いました。人々を（内耳が通常通りに機能している）直立した姿勢で座らせた上で、「ガルバニック前庭電気刺激（dGVS）」と呼ばれる装置を使用しました。この装置は、内耳に微弱で無害な電気刺激を送り、重力センサーに「静止ノイズ」や混乱を作り出し、姿勢を変えることなく「横になっている時」の感覚を擬似的に作り出します。

結果は、直立して座っている時でも、内耳が「ノイズ」で混乱していると、人々は再び時間を過大評価しました。ボールが戻ってくるまでが、永遠のように感じられたのです。

結論
この研究は、動いている物体がどこにあるかを予測する私たちの能力は、単に頭の中にある物理学のルールを知っていることだけではないことを示しています。それは、私たちの内耳の現在の状態と深く結びついています。もし、あなたの内部の「重力コンパス」が混乱していれば（それが横になっているせいであれ、電気的なノイズのせいであれ）、物体の落下速度に対する脳の予測は狂い、世界がスローモーションのように感じられるようになるのです。