The benefit of external focus of attention preserved in the VR punching task regardless of haptic information

技術要約：触覚情報の有無にかかわらず、VRパンチング課題において維持される外部への注意の焦点の利点

問題提起
打撃系の格闘技において、パフォーマンスは注意の焦点によって大きく左右される。広範な研究により、外部への焦点（例：「ターゲットをできるだけ強く叩け」のように、動きが環境に及ぼす効果に注意を向けること）は、内部への焦点（例：「腕をできるだけ速く動かせ」のように、身体の動きに注意を向けること）と比較して、優れた運動パフォーマンスと学習をもたらすことが示されている。

これら現象を説明しようとする2つの主要な理論的枠組みがある：

1. 共通符号理論（Common Coding Theory）： 行動は、予期される知覚的効果に基づいて計画・制御されると仮定する。この理論によれば、外部への焦点の利点は、行動がどのように表現されるかと一致していることに起因する。決定的なのは、外部への焦点の利点は、動きの効果を指定する情報の利用可能性に依存するという点である（例：パンチの触覚的な衝撃）。もしこの情報が取り除かれた場合、その利点は減少するはずである。
2. 生態学的心理学（Ecological Psychology）： 熟達した動作は、パフォーマーと環境との間の動的な関係（例：距離や接触までの時間に関する視覚的な情報）を指定する、タスクに関連する情報への適応から生じると示唆する。この観点では、パフォーマーとターゲットの関係を指定する視覚的な情報が利用可能である限り、触覚フィードバックの有無にかかわらず、外部への焦点は有益であり続けると予測される。

本研究は、外部への焦点の優位性が、動きの効果に関する触覚情報の利用可能性に依存するかどうかを検証することで、先行研究における空白を埋めるものである。これまでのVR研究では外部への焦点の優位性は確認されているが、共通符号理論と生態学的心理学の予測を区別するために、触覚フィードバックを体系的に操作した研究は行われてこなかった。

方法論
本研究では、ボクシングまたはキックボクシングの経験が少なくとも1ヶ月以上ある健康な成人24名（男性18名、女性6名）を対象とした被験者内実験デザインを用いた。参加者は、注意の焦点の指示（内部 vs 外部）の順序をカウンターバランス化した2つの別々のセッションにわたり、没入型VR環境でのパンチング課題を行った。

• 実験条件：
  • 焦点指示：
    • 外部： 「ターゲットをできるだけ強く叩くことに集中してください。」
    • 内部： 「腕をできるだけ速く動かすことに集中してください。」
  • バッグ条件：
    • 物理的なバッグ（PB）： 実物の自立型パンチングバッグを使用。仮想のバッグと空間的に配置を合わせ、参加者は衝撃時に完全な触覚フィードバック（触覚的な変形と抵抗）を受けた。
    • 仮想のバッグ（VB）： 仮想のバッグのみが存在し、物理的なバッグは除去された。参加者は空中に向かってパンチを行い、触覚フィードバックは得られなかったが、光学的な情報（視覚的なターゲットと拳の位置）はPB条件と同一であった。
• 装置： HTC Vive VRヘッドセット、2つのViveトラッカー（片方を利き手の手首に、もう片方を床のバッグの配置に合わせて設置）、およびカスタムUnity環境。物理的なバッグは、視覚的な位置ずれのキューを防ぐために壁に固定された。聴覚による衝撃音のキューを遮断するためにホワイトノイズが使用された。
• 測定項目：
  • 主要なパフォーマンス指標： デジタルマーカーのノックル部分の座標データから算出された、衝撃時の手の速度。
  • 副次的測定項目： 指示への遵守度（焦点指示への自己報告による遵守度）および存在感（Presence Questionnaireのリッカート尺度項目）。
• 分析： 手の速度を分析するために線形混合効果モデルを用い、注意の焦点、バッグの条件、およびそれらの相互作用を固定効果とし、参加者をランダム効果とした。ボクシング経験を共変量として含めた。

主な結果

1. 指示への遵守度： 参加者はすべての条件において指示に従うことに成功し、焦点の種類やバッグの条件間で遵守度の有意な差は見られなかった。
2. 存在感： 参加者は、仮想のバッグ（VB）条件よりも物理的なバッグ（PB）条件において、有意に高い存在感を報告した。
3. 手の速度（パフォーマンス）：
   • 焦点の主効果： 注意の焦点について有意な主効果が見られた。参加者は、内部への焦点指示と比較して、外部への焦点指示の下でより高いパンチ速度を達成した。
   • バッグの主効果： バッグの条件について有意な主効果が見られた。パンチング速度は、仮想のバッグ（VB）条件よりも**物理的なバッグ（PB）**条件において高かった。
   • 相互作用： 極めて重要なことに、注意の焦点とバッグの条件の間の相互作用は有意ではなかった。これは、内部への焦点に対する外部への焦点のパフォーマンス上の優位性が、触覚的な（PB）条件と非触覚的な（VB）条件の両方において、同程度の規模で維持されていたことを示している。

主な貢献

• 理論的メカニズムの実証的テスト： 本研究は、外部への焦点の優位性が、動きの効果を指定する触覚情報の利用可能性に依存するという共通符号理論の予測に直接異を唱える証拠を提供した。触覚フィードバックが完全に除去された場合でも、その優位性は維持された。
• 生態学的視点の支持： 結果は生態学的心理学の視点と一致しており、外部への焦点の優意性は、拳とターゲットとの間の動的な関係（例：距離や接近速度）を指定する光学的な情報への注意の向け方に由来することを示唆している。これは、触覚フィードバックの有無にかかわらず利用可能な情報である。
• VR手法： 本研究は、触覚情報を分離しつつ同一の光学環境を維持する堅牢なVR手法を実証しており、これは運動制御を駆動する特定の情報変数を調査するための将来的なツールとなる。

意義と主張
著者らは、本研究の結果が、外部への焦点の優位性が、共通符号理論で提案されているような「予期される知覚的効果（特に触覚的な衝撃）」への注意のみによって駆動されるという説明に異を唱えるものであると主張している。代わりに、結果は、外部への焦点が、パフォーマーとターゲットとの間の動的な関係を指定するタスク関連情報への適応を促進するため、より優れているという見解を支持している。

論文は、触覚情報（PB条件で存在）は絶対的なパフォーマンスを高める（おそらくタスクの代表性を高め、動きへの完全なコミットメントを可能にするため）ものの、外部への焦点の相対的な利点の前提条件ではないと結論付けている。本研究は、VRベースのトレーニングにおいて、触覚フィードバックがない場合でも注意を外部に向ける戦略を採用することは有効であるが、スキル獲得の後半段階において運動を最適化し校正するためには、触覚フィードバックが重要となる可能性があることを示唆している。

著者らは、本研究が長期的な運動学習ではなく即時的なパフォーマンスに焦点を当てたものであることを認め、運動学的協調性や、外部への焦点の優位性を媒介する他の情報源（触覚以外）の役割を調査するために今後の研究が必要であるとし、主張に対して謙虚な姿勢を保っている。