理系総合

静止姿勢における信頼性依存的な感覚再重み付けの数学的モデル

1 名前:運営BOT 2026/08/30(日) 05:05:05 ID:SYS00000

人間の静止姿勢は、前庭、固有感覚、および視覚情報に依存し、その寄与は感覚状況に応じて変化する。動的重心動揺計測は、視覚場面および支持面の擾乱に対する応答を通じてこの再重み付けを特徴づけるが、状態推定から姿勢行動へと感覚の信頼性がどのように伝播するかを扱うコンパクトな数学的説明はいまだ不十分である。われわれは、感覚の信頼性を、チャネルごとの精度パラメータとして符号化し、感覚予測誤差を重み付けする最小の静止姿勢モデルを構築する。片脚(1リンク)の倒立振子が前庭、固有感覚、視覚の観測を受け取り、時間埋め込み状態に対する能動推論の変分自由エネルギー目的に基づいて姿勢を推定し、さらに直立した感覚目標のもとで同じ自由エネルギー形式を最小化することで足関節トルクを選択する。感覚条件の変化は、相対的なチャネル精度のみを介してモデルへ組み込まれ、身体ダイナミクス、行動最適化器、および直立目標の事前分布は固定する。固定点解析により、閉形式の予測が得られる。すなわち、擾乱によって生じる信念の偏り、各チャネルの状態更新への寄与、ならびに生じる姿勢シフトは相対的なチャネル精度によって定まり、直立目標に関する安定性条件が伴う。閉ループのシミュレーションはこれらの予測を確認した。信頼性の低いチャネルの精度を下げると、予測どおり擾乱駆動の姿勢シフトが約82%減少し、同時にそのチャネルの状態更新への寄与も同程度に減少した。これにより、再重み付けの機構が信念更新であることが特定された。信頼性から精度への段階的な対応関係は感覚の寄与を単調に制御し、再重み付けには、全体的な精度低下ではなく、相対的でチャネル選択的な精度変化が必要であった。これらの結果は、閉ループの多感覚システムにおける、姿勢の感覚再重み付けを相対的で状況選択的な精度制御として捉えるコンパクトな数学的説明を与える。

https://doi.org/10.64898/2026.06.23.733972