NTTとダンディライアンがカーレーサーの瞬きはコース上の特定位置で生じることを発見

日本電信電話（以下NTT）とダンディライアンは、サーキットを高速周回中のレーサーの瞬目（しゅんぼく＝瞬き）が極めて再現性高く、コース上の特定位置で生じることを世界で初めて発見。

そしてこの瞬目パターンの背後に、ドライバーの生理学的要因と運転行動に伴う認知状態変化が関与していることを明らかにした。

これは、自然行動中の瞬目パターンがヒトの認知状態変化を読み取るための重要な生体指標になることを示しており、ヒトのデジタルツイン（※）構築に向けた個人の内面のデジタル表現や高度なスキルの伝承などに貢献するものだという。
※　モノやヒトをデジタル表現することによって、現実世界（リアル）のツイン（双子）をデジタル上に構築すること。これまで総合的に扱うことができなかった組合せを高精度に再現し、さらに未来の予測ができるようになる。

なお、本研究はダンディライアンが運営するカーレーシングチーム「DOCOMO TEAM DANDELION RACING」の協力の元、実際にサーキットを高速周回するドライバーの瞬目を直接観測することによって解明した。

本研究の詳細は、米国東部時間2023年5月19日、米国科学誌「iScience」にオンラインで掲載された。

研究の背景〜心身をコントロールする脳のメカニズムを解明するために

NTTコミュニケーション科学基礎研究所では、誰しもが持てる力を存分に発揮できるような社会の実現に向けて、心身をコントロールする脳のメカニズムを深く理解するための研究を推進している。

トップアスリートが試合で発揮する卓越した技とメンタルは、その格好の研究対象となる。しかし、その背後にある脳の働きは、アスリート自身がほとんど自覚できないため、それを捉えるには、パフォーマンスを実環境で多面的に観測し、科学的な分析を重ねる必要がある。

そこで、レーシングチーム「DOCOMO TEAM DANDELION RACING」の協力のもと、全日本スーパーフォーミュラ選手権に参戦する3名のトップドライバーを対象に、フォーミュラカーでサーキットを実走行中の心身の状態を多面的に観測。その高度なドライビングスキルの背後にある無自覚的な脳機能の一端に迫る研究を実施した。

これまで、人が自動車を運転する時にどこを見ているかについては数多く研究されているが、瞬目（まばたき）の存在は、考慮されないか、ランダムに発生していると考えられてきた。

この無自覚的な瞬目は1分間に約20回発生し、1回につき約0.2秒の視覚情報を喪失するといわれている。つまり、視線を適切にコントロールしても、瞬目のタイミングが適切でないと運転に大きな影響を与えることが考えられる。

特に、ラップタイムの0.1秒の差を争うフォーミュラカードライバー達には、この影響は甚大だと言える。

研究の成果〜コーナーリング時の急峻な認知状態の変化が影響

そこで、フォーミュラカーでサーキットを実走行中のドライバーの瞬目を、車両の挙動と同時に計測（図1）。

その結果、ドライバーはコース上の特定の位置付近で集中的に瞬目し、周回を重ねてもその位置の再現性が非常に高いことが発見された（図1右下）。

図1．フォーミュラカー実走行中の瞬目パターン

さらに、この瞬目のパターンが、（1）ドライバーの瞬目頻度、（2）ドライバーのラップタイムの速さ、（3）車両の前後左右の加速度、と強く関連することが明らかになった（図2）。

ドライバー毎に瞬目頻度が大きく異なるにも関わらず（図2左）、コース上の瞬目位置はドライバー間で類似しており、車両加速度が小さい時に偏っていた（図2右）。

逆に車両が大きく減速、または横方向に加速しているときには瞬目が強く抑制されていた。たとえば、時速300km近い速度から急減速してコーナーに侵入していくフェーズで瞬目が止まり、コーナーを抜けて次のセクションに向かうところで集中的に瞬目が発生することを示している。

つまり、コーナーリング時の急峻な認知状態の変化が瞬目の抑制/発生に反映されていることが示唆される。

さらに、ラップタイムが早い時ほど瞬目パターンは明確であり（図2中央）、ドライバーの運転への集中度が瞬目パターンに反映されていることも示唆される。

図2　運転中の瞬目パターンを決める3つの要因

成果のポイント〜瞬目パターンを通してヒトの認知・心理状態変化を把握

NTTコミュニケーション科学基礎研究所とレーシングチームが密接に協力し、車の挙動とドライバーの眼の動きの同時観測を実現することで、時速300km近いフォーミュラカーの運転中という過酷な環境下でも、瞬目パターンを通してヒトの認知・心理状態変化を捉えることが可能であることが示された。

また、従来から眼球運動、特に視線行動や瞳孔径の変化を通して、人の注意状態や心理状態を読み取る試みはあるが、屋外環境や自然行動中にこれらの指標は計測自体が非常に困難な側面があった。

これらと比較して瞬目は明瞭な動作であり、激しい振動や大きな照明環境変化のあるフォーミュラカー運転中に撮影された目の映像からも検出可能であることも示された。本成果は、瞬目パターンという新たな生理指標が、実環境で身体情報から認知状態を読み取るために新たな道を拓くものといえる。

論文掲載情報
Nishizono, R., Saijo, N., and Kashino, M. (2023). Highly reproducible eyeblink timing during Formula car driving. iScience DOI: 10.1016/j.isci.2023.106803

関連情報
https://group.ntt/jp/newsrelease/2023/05/20/230520a.html

構成／清水眞希