重量知覚における利き手の影響

GEN011 物理の世界A-科学的な考え方

岡村秀樹教授

自由研究 2014

グループ7

151142   岩瀬賢司

151146   陣内佑紀

152005        柴田萌

161092    堀内菜未

161482   高野真美

171017        荒木望

171288        森葉月

171363 岡田みづほ

171385   王谷俊雄

171423    芝理紗子

序論

背景：利き手が重量知覚に影響するか否かははっきりとは解明されていない。

先行研究1：【実環境における大きさ重さ錯覚現象と手先運動の画像計測】(谷野・黄・友國,2010.)

持ち上げ運動と持ち下げ運動、利き手と非利き手の重さ知覚運動の実験。

→繰り返し学習の効果により利き腕のほうが感覚、運動ともに優れているように思われたが、左右の腕の感覚に大きな差は見られなかった。

先行研究2：【利き手の神経機構】(菊池,1969.)

150gを重さの基準とし、5g間隔の重さの識別について調べた実験。

→利き手のほうが非利き手よりも軽く知覚する。

また、重さの重量知覚に関する法則として、ウェーバーの法則、フェヒナーの法則がある。(大山, 2007, pp.34)

・ウェーバー(Weber,E)の法則

「感覚量は刺激量の対数に比例する」あるいは「感覚量が等差級数的に変化するとき、物理量は等比級数的な変化となる」

・フェヒナー(Fechner,G.T)の法則

「感覚の強さは刺激強度の対数に比例して増大する」

つまり、基準の重さが軽ければわずかな差異も認知することができるが、基準の重さが重いとわずかな差は分からなくなるということである。

例) 5gと6gの差異1gを知覚できても、100gと101gの差異1gを知覚することは難しい。

目的：

本実験は、重量感覚におけるウェーバー、フェヒナーの法則を前提に据えたうえで、問題点となる利き手との関連性を考慮し、

①利き手は重量認知に影響を与えているのか

②影響を与えているなら、それはどのような影響なのか

を考察する。より日常生活に即した状況にするため、一方の手に基準の重さのおもりを乗せて他方を変えていくという方式ではなく、両方の手に乗せるおもりの重さを変化させてその際の認知について調べるという方式を採った。

仮説：重さに基準を設けない場合でも、利き手のほうが非利き手よりも軽く知覚するはずである。

方法

装置：

・色がそれぞれ異なるガチャガチャのカプセル4つ(1個約15g)、(バンダイ)

・目隠し用バンダナ

・電子秤 (DW)

・サラダ油 (セブンプレミアム キャノーラ油 、J‐オイルミルズ製)

・キッチンペーパー(2枚1セット)

・ポリ袋 (宇部フィルム、25㎝×35㎝、150枚入り)

おもりの作成手順：

1. ガチャガチャの容器を秤に乗せ、それ自体の重さを抜く。
2. ガチャガチャの容器の中にキッチンペーパー(2枚×2)の入ったポリ袋を入れ、それぞれの容器に60g,60g,50g,40gの油を入れる。この時、キッチンペーパーに油を浸み込ませるために、手で促して吸収能率をあげる。
3. ポリ袋の口を全て同じように閉じる。
4. ポリ袋の入ったガチャガチャの容器を閉じ、それぞれのおもりの重心が等しくなるように微調整する。さらに、油が漏れていないか確認して、漏れていた場合は確実に拭き取り、実験に支障が出ないようにする。

※おもりの重さは、油の重さにガチャガチャの重さ15gを足したものである。

※なぜ使用するおもりの重量を70gにしたのか

私たちの出発点は「キャベツの重さをはかる時」の確からしさを確認することであった。しかし実際、キャベツの重さは約1kgである。約1kgを今回実験のために4つ用意し、実験を繰り返すことは、何十回も同じ動作をする被験者にとってかなりの負担になるのではないかと考えた。そのため今回は、キャベツの重さにはしないことにした。

ウェーバーとフェヒナーの法則より、比較するものの重量によって差の認知は変化すると思われる。それを踏まえた上で、今回は実験装置の都合上、70g前後の重量のものを比較する場合における重量の差の知覚に関してのみ研究することとした。使用する重さについては、実験で使用する重さを約70gに設定した。よって、この研究の結果は、約1kgあるキャベツをはじめ、その他の様々な物体の重量を比較する場合に直接応用できるものではなく、あくまで70g前後のものを比較する場合のみに通用するものである。

実験方法：

被験者1人につき50回ずつ同じ実験を行った。今回の被験者はICU生1~4年の21名である。

エクセルで作成した乱数表をもとに、被験者の手のひらにランダムに2つのおもりを乗せ、どちらが重いか、あるいは同じかを答えてもらった。（「右」、「左」、「同じ」の3択）

※実験場所としては、静かで隔離された空間を使用した。

※被験者には以上の操作を見ることのないよう、目隠しとしてバンダナを付けてもらった。

※手を机の上に置いたりせず重さを比べてもらった。

※おもりは上下左右に振ったり、どんな握り方をしても良いこととした。

結果

(イ)実験結果 （右利き16名、左利き:5名）

今回の実験で「重い方」と答えたその正答率を、条件の違い、利き手に分けて表したもの

(ロ) 条件A（同じ重さ：75g / 75g）を間違えた場合の内訳

(ハ)異なる重さ（条件B,C,D,E）を間違えて「同じ」と回答した場合の内訳

議論

初めに(イ)の結果より、以下の⑴〜⑸の5つのことが言える。

それらを検証するため、さらに実験結果を分析したところ、(ロ)および(ハ)が得られた。

⑴ A以外において左利きの方が明らかに正答率が高かった。

⑵ (イ)の右利きBCの結果以外において、利き手に関わらず左が重いと思う傾向がある。

⑶ 10g差のとき、利き手の方を重いと感じる傾向がある。

⑷ 20g差のとき、非利き手の方を重いと感じる傾向がある。

⑸ 10g差のときの正答率はほぼ50%。20g差のとき、10g差のときと比べて正答率は明らかに高い。

また、(ハ)より以下の⑹が得られた。

⑹間違えて「同じ」と答えた時、わずかな差ではあるが利き手側を軽く感じる傾向がある。

⑴〜⑹より以下の4つのストーリーが考えられた。

・ストーリー1(⑴より)

左利きは右利きより非利き手を使う機会が多いため、両手の神経が発達しているのではないか。

・ストーリー2(⑵より)

利き手に関わらず、左の方を重いと感じる。

・ストーリー3(⑸より)

基準が75gの時、10gほどが重量の違いを感じる閾値である。

 ・ストーリー4(結果全体より)

右利きは利き手を軽く感じるが、左利きでは一概に言える規則性はない。

• ストーリー1は(イ)に全体的には当てはまるが、Aの結果にのみ反する。しかし、これに関しては左利きの総数が少ないことによる誤差とも考えられる。実証するためには更なる大規模な実験が必要である。→△
• ストーリー2は(イ)の右利きBCの結果を誤差と考えられれば、(イ)(ロ)に適合するが、(ハ)の左利きの結果と矛盾するため、間違っている。→×
• ストーリー3はすべての結果に適しているが、この実験だけで言えるものではない。実証には更なる実験が必要である。→△
• ストーリー4は(イ)の右利きBCの結果を誤差と見なせばすべてに当てはまる。ただし実証には更なる実験が必要である。→△

→ストーリー1、4が本実験の問いに対する答えとして最も可能性の高い説だが、実証にはどちらも更なる実験が必要である。

結論

右利きの場合において、利き手に乗せられた方のおもりを軽く感じる傾向があり、利き手は重量認知に影響を与えているといえる。左利きの場合はその傾向が小さかったが、これは左利きが、右利き優位の社会的影響などの理由で、右利きと比較して両手の神経が発達しているからではないかと推測される。

また、今後の展望として、75gの基準においては10g前後が識別閾値ではないかという点(ストーリー3)、左利きは両手が発達しているのか否かとその理由(ストーリー1)などのさらなる実験を行うことを提案したい。

参考文献

大山正 『実験心理学 こころと行動の科学の基礎』,サイエンス社, 2007年.
菊池安行「利き手の神経機構」, 『人間工学 5.5』日本人間工学会, 1969年, pp.333-339.

谷野 徹也, 黄 健, 友國伸保「実環境における大きさ重さ錯覚現象と手先運動の画像計測」,  

                                             『近畿大学工学部研究報告No.42』, 2010年, pp103-106.