JP5608862B2 - 視覚能力及び認知的能力の検査並びに高ストレス状況下でのトレーニング方法 - Google Patents

視覚能力及び認知的能力の検査並びに高ストレス状況下でのトレーニング方法 Download PDF

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Description

本発明は、視覚能力及び認知的能力の検査及びこれらのトレーニングに関する。具体的には、本発明は、高ストレス状況下での視覚及び／又は認知の処理能力のトレーニング方法及び検査方法に関する。
視覚能力評価分野における当業者は、個人の視覚能力の長所及び短所を判定するのに対象者に対して実施することができる検査が多数存在していることを了知しているであろう。典型的には、このような検査は、何らかの視力矯正及び／又はトレーニングにより個人が恩恵を享受できるか否かを判定するために用いられ、その場合には、どの程度の視力矯正及び／又はトレーニングが望ましいのかについて判定するためにも用いられる。さらに、多くの活動において、殊に競争競技においては、個人の視覚能力に関して詳細な要求が課されるのであり、そのような視覚的又は認知的能力に係る要求により生じるあらゆる結果に関して認識できることが望ましい。しかし、運動又は認知的ストレスに伴う例えば血圧上昇等の生理的な変化のため、個人の視覚能力は常に静的ではない。
本発明によるシステム及び方法は、対象者をストレス付加状況に晒し、視覚的な刺激を与え及び対象者から反応を受け取ることにより、ストレス付加状況下での対象者の視覚能力及び／又は認知的能力を検査又はトレーニングする。ストレス付加状況には、有酸素運動や無酸素運動等の物理的ストレス及び／又は認知的ストレスが含まれる。対象者に提示される刺激は、例えば、ディスプレイ装置において表示された視覚的な刺激である。対象者からは、入力デバイスを介して反応を受け取ることができる。
本発明による別の実施形態は、好適には、ディスプレイ装置、個人をストレス状況に晒すストレス生成装置及びディスプレイ装置に接続された検査ユニットを備えるシステムを提供するものである。システム中のディスプレイ装置は、対象者に視覚的な刺激を表示するように構成されることができる。このようなシステムは、対象者から反応を受け取るための入力装置も含むことができる。
本発明によるさらなる別の実施形態は、視覚的及び認知的な検査又はトレーニングのための方法を提供するものである。本方法は、検査結果を得るために視覚的な検査又は認知的な検査とすることができる第１の検査を対象者に対して実施するステップと、検査対象者をストレス付加状況に晒すステップと、第１の検査結果を記録するステップと、検査結果を得るために視覚的な検査又は認知的な検査とすることができる第２の検査を実施するステップと、第２の検査結果を記録するステップと、第１の検査結果と第２の検査結果の差を判定するステップとを有することができる。
本発明は、添付の図面を参照しつつ、下記において詳細に説明されるのであり、各図面は以下の通りである。
本発明によるシステムの一例を示す斜視図である。 本発明によるシステムの他の例を示す斜視図である。 本発明によるシステムの他の例を示す斜視図である。 本発明による方法の一例を示すフローチャートである。 本発明による方法の他の例を示すフローチャートである。
図面を参照するに、図１は本発明による検査／トレーニングシステムを示す。当業者は、ここにて説明されるシステム及び方法は、検査目的及びトレーニング目的の両方に用いることができることを理解するであろう。システム１００は、対象者について検査／トレーニングを実施するのに用いることができる。
図１においては、検査対象者１０２は装置１０５によるストレス付加状況に晒される。装置１０５は、検査対象者１０２に対して例えば、物理的ストレス等のストレスを付加することができるあらゆる装置からなることができる。検査対象者について視覚能力及び認知的能力の検査を行っている最中に、検査対象者をストレス付加状況に晒すことにより、対象者の能力への当該ストレスの影響を発現させることができる。特に競技においては、自己の視覚能力及び認知的能力を維持することが重要であるが、活動、競技或いは試合によるストレスが継続するにつれてこれらの能力は劣化することがある。このような視覚能力及び認知的能力に関するする劣化を調べることによって、個人にとって当該問題を認識することの支援となり得、以後個人はこのようなストレスにもかかわらずに自己の視覚能力及び／又は認知的能力をより良く維持するためにトレーニングすることができる。検査対象者１０２には、一回以上の検査を反復的に実施することができる。同時に複数名の検査対象者に検査を受けさせることもできる。本発明によるシステム、例えばシステム１００はストレス付加状況下の個人の視覚能力及び／又は認知的能力を向上させるためのトレーニング目的に用いることができる。
図１に示した装置１０５は、有酸素運動の形でストレス付加状況を提供するのであるが、物理的ストレスは有酸素運動及び無酸素運動の双方を含むことができる。有酸素運動の例としては、ランニング、サイクリング及び楕円運動器トレーニング等の対象者の酸素消費レベルを上昇させるあらゆる運動が含まれる。無酸素運動には、検査対象者１０２に対して物理的ストレスを加えるベンチプレス、スクワット等のあらゆる強度トレーニング又はウェイトトレーニングが含まれる。
本発明によって、個人に対して、視覚能力及び／又は認知的能力に関する検査を行うことができる。視覚能力の検査は、視力表を読み取る等の視覚的な要求を課す活動を含む。同様に認知的能力の検査は、認知的な要求を課す活動を含む。これらの活動の例としては、様々な算術的、言語的、方向的な検査等が含まれる。これらの活動の難易度は、個人のレベル及び個人の行う具体的な活動に応じて変化させることができる。その難易度は、検査が行われる間に変動させることもできる。例えば、検査を低難易度から始め、検査の反復毎に難易度を上昇させることができる。
視覚能力及び／又は認知的能力の検査を行うに際して、表示される刺激（例えば、表示１１４）はユーザにより認識され得る性質を有するものとすることができる。例えば、刺激は、表示１１４として示したように、特定の色又は数字若しくはその他の特定の文字を有することができる。また、表示される刺激は、方向性等の性質を有することもできる。例えば、刺激は上、下、左若しくは右へ向く矢印又はランドルト環を有することができ、対象者１０２は表示された矢印の方向に対応する反応（ボタンの押下げ、ジョイスティックの作動、音声認識又は重心移動など）を提供することができる。
本発明により対象者をストレス付加状況に晒す方法は、様々な方策によって達成できる。非限定的に例示すれば、個人を特定の時間、ストレス付加状況に晒すことができ、ストレス付加状況を終了させた後、視覚能力及び認知的能力の検査を行うことができる。後の視覚能力及び／又は認知的能力の検査結果と比較するための基底データを提供し、ストレス付加状況の個人に対する影響を判定するために、視覚能力及び／又は認知的能力の検査は個人をストレス付加状況に晒す前に行っておくことができる。
運動又はストレスの持続時間は変動させることができ、より長い又は短い間隔にて反復することができる。さらに、運動の強度も変動させることができる。例えば、装置１０５としてトレッドミルを用いる場合、トレッドミルの速度又は傾斜角度を増加させることができ、ウェイトトレーニングによりストレスがもたらされる場合には、個人が持ち上げるための錘を増やすことができる。各反復毎に強度を増加又は減少させることもできる。ストレス付加状況の種類、持続時間及び強度はアスリート自身の、特化したニーズに基づいて決定することができる。
本発明の別の実施形態においては、個人は視覚能力及び／又は認知的能力並びにストレス付加状況の両方を同時に受けることができる。視覚能力及び／又は認知的能力の検査は、比較目的のために基底データを得るために個人をストレス付加状況に晒す前に実施することも可能である。この実施形態は、サッカー、バスケットボール等の、持続的にストレス付加状況に晒されるスポーツを行うアスリートに用いることができる。
図１を参照するに、ディスプレイ装置１１０は対象者１０２がディスプレイ装置１１０を目視できるような位置におかれる。ディスプレイ装置１１０は、陰極線管、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ又は他のあらゆるディスプレイタイプを含むあらゆるコンピュータ用若しくはテレビ用モニタ又はイメージが前方若しくは後方から投影されるスクリーンを含む。さらに、ディスプレイ装置１１０はシステム１００の装置１０５と組み合わされ、或いは、ディスプレイ装置１１０と装置１０５は別個の装置である。図１においては単一のディスプレイ装置１１０が図示されているが、複数のディスプレイ装置を用いることもできる。
ディスプレイ装置１１０は、視覚的表示１１４等の刺激を提供できるものである。図１に示されているように、視覚的表示１１４は、本発明において用いることができる表示の例を示す。図１に示されているように、表示１１４は「ＮＩＴＮＥＳ」をつづる一連の文字列である。この例においては、「ＴＥＮＮＩＳ」との言葉を綴らせることによって対象者１０２を認知的側面から検査することができる。しかし、他の表示を本発明において用いることもできる。例えば、本発明においての別の適切な表示は、ランドルト環である。
対象者１０２に表示された視覚的刺激への反応として、対象者１０２は、反応を入力装置を介して提供する。入力装置には、タッチ感応型ディスプレイ装置、音響装置、動作入力装置などのユーザからの入力を受け取ることができるあらゆる装置が含まれる。非限定的に例示すれば、ディスプレイ装置１１０はタッチ感応型であり、これにより同時に入力を受け取ることができる。タッチ感応型ディスプレイ装置１１０は、モニタ、投影スクリーン又は他のあらゆるタッチ感応性を有しないディスプレイ装置であって動作中に関してタッチ感応性を持つフィルムと結合されており、これにより視覚的刺激の表示およびタッチ入力の受け付けの双方を可能にするものを含むことができる。たとえば、タッチ感応型であり、実質的に透明な薄膜をタッチ非感応のモニタ上に配置することができる。さらなる例として、タッチ感応ボードをプロジェクタと共にタッチ感応型ディスプレイ１１０として使用することもできる。これらの例とタッチ感応型ディスプレイ装置の他の可能な構成は、当業者にとって特に説明を要するものではない。
対象者１０２は、動作入力装置（例えば、図３中の装置３５０）を用いて反応をさらに提供する。動作入力装置は、ジョイスティック又はキーパッド等の対象者１０２から手動入力を受け取る装置とすることができ、或いは、足によって駆動されるペダル若しくはボタン等の対象者１０２の他のあらゆる物理的動作から入力を受け取ることができる装置も含まれる。入力装置１５０としての適切な装置の例には、キーボード若しくはキーパッド、ボタン、ジョイスティック、スイッチ、ペダル、又は対象者１０２からの動的な入力を受け取ることができる他のあらゆる装置が含まれる。入力装置のさらなる例については、後述する。
引き続き図１を参照するに、入力装置は、対象者１０２からの入力を受け取るマイク１６０を備える。マイク１６０は、例えば、対象者１０２からの有声反応を受け取るために、音声認識ソフトウェアと共に用いる。図１の例においては、対象者１０２によって発声される「ＴＥＮＮＩＳ」との言葉を認識するために、マイクは検査装置１８０上において実行される音声認識ソフトウェアと共に用いられる。他の種類の有声反応としては、ディスプレイ装置１１０において表示される一連の数字の同定、ディスプレイ装置１１０において表示される表示の方向識別、ディスプレイ装置１１０において表示される表示の色彩識別、ディスプレイ装置１１０において表示される表示の表示位置の識別又は他のあらゆる種類の言語的情報が含まれる。
図１をさらに参照するに、システム１００は頭部及び／又は眼球監視装置１７０を含む。頭部及び／又は眼球監視装置１７０は、検査／トレーニング中の対象者１０２の頭部及び／又は眼球の動きを計測することができるものである。さらなる例においては、対象者の身体動作からのジェスチャを取得することにより入力を受け取ることができる。他の装置（図示されていない）によって対象者の、脳活性、血圧、心拍数、発汗量或いは他の生理的及び／又は医学的データ等を計測することができる。非限定的に例示すれば、対象者の脳活性は脳電計（ＥＥＧ）を用いて脳の活動、殊に対象者の視野に関連している脳活動、を捕捉して入力信号として用いることができる。
引き続き図１を参照するに、システム１００は、音１２２を発生することのできる音響スピーカ１２０を含むことができる。本発明と共に音響的刺激を用いることができる。例えば、本発明による方法については、往々にして群衆による騒音や他の雑音による妨害要素が存在する競技環境における活動について、対象者を準備させるための視覚能力及び／又は認知的能力に関しての検査及び／又はトレーニングと共に音を用いることができる。さらに、対象者からの反応を必要ならしめる刺激として音を用いることができる。可能性としては、特定の音と共に視覚的刺激が提示された場合のみに反応を要求する等、特定の刺激の組み合わせに対しては、所定の方法による反応を対象者に要求することもできる。図１のスピーカ１２０より遠方において複数のスピーカを用いることができ、これにより対象者に対して発生源の方向に応じて音を判別することに関して検査及び／又はトレーニングを可能とする。
検査ユニット１８０はシステム１００の様々な出力装置からの刺激を協働させ、対象者１０２からの反応の入力データ及びバランス、眼動及び頭部動作に関するデータ並びに生理的／医学的データ等の他の追加的データを収集及び保持することができる。検査ユニット１８０は対象者１０２の正確性、迅速性及び他の能力基準の測度とするための採点機能をさらに提供することができる。検査ユニット１８０は、検査プロセスを対象者１０２が検査及び／又はトレーニングの回数を重ねていく毎に、対象者１０２に対して呈示される刺激の速度又は難易度が増加していくようにさらに制御することができる。
図２及び図３は、個人の視覚能力及び／又は認知的能力を検査するのに用いることができる検査の他の例を提供する。それぞれの例に関しては、上述のストレス付加状況に個人が晒されることを理解されたい。これらの図は単にストレス付加状況と共に用いることができる検査の例を示しているに過ぎない。
図２に転じると、本発明による第２の例示的なシステム２００の要部が示されている。システム２００は、対象者２０２の周りを一部囲うように配置されている弓状のディスプレイ装置２１０を用いる。装置２０５のような装置を、対象者２０２のためにストレス付加状況を作出するのに用いることができる。弓状ディスプレイ装置２１０は表示２１４を表示することができる。システム２００は、図１に示されているような様々な追加的な構成部品をさらに含むことができる。例えば、図２においては、対象者２０２はマイク２６０等の音響入力装置を介して反応する。弓状ディスプレイ装置２１０は対象者２０２により没入的な視覚的経験を提供するうえで役立ち、また、単一の平面的ディスプレイ装置を用いては簡単に検査及び／又はトレーニングすることのできないような対象者２０２の視野部分を検査するうえで役立つ。
図３を参照するに、ディスプレイゴーグル３１０を用いるシステム３００の要部が示されている。ディスプレイゴーグル３１０は、より大型のディスプレイを用いらずに対象者３０２に視覚的な表象を提示するものである。図３の装置３０５は、対象者３０２に対してストレス付加状況を提供する。システム３００は、対象者３０２から反応を受け取る入力装置３５０を含むことができる。入力装置３５０は、図１の入力装置１５０について説明された上述のいずれかの装置で構成することができ、或いはマイクで構成することもできる。入力装置３５０は、例えば、対象者３０２の視覚と手の協調度合を計測するために、ゴーグル３１０を用いて表示した視覚的刺激に対しての反応としての対象者３０２の手の動きを計測するための、動き感応型のグローブ又は対象者３０２によって着用される他の装置で構成することができる。ゴーグル３１０は頭部動作及び／又は眼動監視装置又は他の生理的／医学的監視装置を一体的に含むことができることも理解されたい。
図４に転じると、対象者の視覚機能及び／又は認知的機能を検査及び／又はトレーニングするための方法４００が示されている。ステップ４１０において、個人はストレス付加状況に晒される。ステップ４２０においては、表示等の視覚的刺激をディスプレイ装置において表示する。ステップ４４０においては、入力を受け取る。個人から受け取られた入力は、先述のように、タッチ入力、音響入力又は動作入力を含むことができる。ステップ４４０においては、表示に対しての反応が適切であったか否かが判断される。例えば、適切な反応は、表示された視覚的刺激をタッチすること、表示された視覚的刺激を無視すること、表示された視覚的刺激に対して言語的に反応すること（例えば、刺激を特定する特徴の読み上げ等）又は動作入力装置によって反応を提供することを含む。ステップ４５０においては、反応に関するデータと反応が適切であったか否かのデータをデジタル記録媒体に記録する。ステップ４６０においては、反応に基づいて点数を算定する。ステップ４６０において算定すべき点数は、対象者の頭部動作及び／又は眼動に関するデータ、生理的／医学的データ又は対象者から最終された他の情報のようなさらなる情報に基づいて算定することができる。
図５に転じるに、対象者の視覚能力及び／又は認知的能力を検査／トレーニングするさらなる方法５００が示されている。ステップ５１０において、視覚能力及び／又は認知的能力に関する検査を実施する。このような検査は、例えば、視覚的表示等の視覚的刺激を含む。上述のように、ステップ５１０において行う検査には、視覚的、算術的、言語的、方向的及びこれらに準ずるような検査が含まれる。例えば、対象者に解かせるために、２＋３等の算術的な問題を表示したり、図１に示されているように言葉の文字が入れ替えられて場合に、対象者に言葉を正しく綴ることを要求することができる。視覚的な検査としては、標準的な視力検査表から読み取りを行うことを対象者に要求することができる。対象者の認知的及び視覚的な能力は、矢印又は他の表示（例えば、ランドルト環等）を表示して対象者に矢印の方向について入力装置を介して反応することを要求する、方向性に関する検査を用いて試すことができる。ステップ５１０において実施される検査は、必要に応じて構成を変更することができる。
ステップ５２０においては、ステップ５１０で実施した検査について受け取られた結果を記録する。ステップ５３０において、対象者はストレス付加状況に晒される。ステップ５４０において、視覚能力及び／又は認知的能力に関する検査を実施する。上述のようなストレス付加状況には、有酸素運動又は無酸素運動が含まれる。ステップ５４０において実施される検査はステップ５１０において実施された検査と同一とすることができ、また、代わりにステップ５１０において実施された検査と異ならせることもできる。方法５００においてステップ５３０はステップ５４０よりも前に行われるものと示されているが、ステップ５３０とステップ５４０とは同時に行うこともできる。ステップ５５０においては、ステップ５４０で実施し検査の結果を記録する。ステップ５６０において、ステップ５２０及びステップ５５０で記録された結果の差を算定する。この差は、多くの場合ストレス付加状況下での対象者の視覚能力及び／又は認知的能力への影響の指標である。
本明細書中において説明されたシステム及び方法は視覚能力及び認知的能力を検査及び／又はトレーニングするために用いることができる。個人に対してストレスを付加するために用いられる運動活動は上述のものに限定されるものではなく、むしろ対象者に対してストレスを提供することができるあらゆる種類の活動を用いることができるのである。さらに、対象者に対して刺激を与えるのに用いられる出力装置は上述のものに限定されるものではなく、むしろ対象者に対して刺激を与えることができるあらゆる種類の装置を用いることができる。ここにおいて説明されたシステム及び方法はさらに特定の採点アルゴリズム又は基準に限定されるものではなく、採点アルゴリズム及び基準は異なる対象者について又は個人が能力を発達させていくに応じて調整していくことができる。同様に、対象者に与えられる刺激の数と種類並びに対象者から受け取られる反応は上述のものに限定されるものではなく、任意の検査／トレーニングの機会において複数の種類の刺激と複数の種類の反応が提供及び受け取られることができる。

Claims (17)

  1. 視覚能力及び認知的能力のいずれか一方または両方の検査又はトレーニングのためのシステムであって、
    検査対象者に対して有酸素運動及び無酸素運動のうち少なくとも１つを含む物理的なストレスを伴うストレス付加状況を提供するための装置と、
    前記ストレス付加状況に晒された前記検査対象者に対して、当該ストレス付加状況が終了してから、当該検査対象者の視覚能力及び認知的能力の少なくとも１つを検査する表示を含む視覚的刺激を表示するディスプレイ装置と、
    前記ディスプレイ装置に双方向的に接続され、前記検査対象者から反応を受け取り、当該反応が前記視覚的刺激に対する適切な反応であるかを判断する検査ユニットと
    を備えるシステム。
  2. 前記検査ユニットは、前記ストレスを付加するための装置と双方向的に接続されている、請求項１に記載のシステム。
  3. 入力装置であって、
    前記検査ユニットに双方向的に接続され、
    前記検査対象者から入力を受け取る装置をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
  4. 前記ディスプレイ装置は、入力装置でもある、請求項１に記載のシステム。
  5. 検査対象者に対して有酸素運動及び無酸素運動のうち少なくとも１つを含む物理的なストレスを伴うストレス付加状況を提供するための装置と、前記ストレス付加状況に晒された前記検査対象者に対して、当該ストレス付加状況が終了してから、当該検査対象者の視覚能力及び認知的能力の少なくとも１つを検査する表示を含む視覚的刺激を表示するディスプレイ装置と、前記ディスプレイ装置に双方向的に接続され、前記検査対象者から反応を受け取り、当該反応が前記視覚的刺激に対する適切な反応であるかを判断する検査ユニットとを備えるシステムを用いて、視覚能力及び認知的能力の検査又はトレーニングを行うための方法であって、
    検査対象者を、有酸素運動及び無酸素運動のうち少なくとも１つを含む物理的なストレスを伴うストレス付加状況に晒すステップと、
    前記ストレス付加状況を終了させてから、前記検査対象者の視覚能力及び認知的能力の少なくとも１つを検査する表示を含む視覚的刺激をディスプレイ装置上で当該検査対象者に対して表示するステップと、
    前記検査対象者から反応を受け取るステップと、
    前記検査対象者から受け取った前記反応が前記視覚的刺激に対する適切な反応であるかを判断するステップと
    を有する方法。
  6. 前記検査対象者から反応を受け取るステップは、ユーザからのタッチをディスプレイ装置上にて受け取ることを有する、請求項５に記載の方法。
  7. 前記検査対象者から反応を受け取るステップは、音響入力装置から入力を受け取ることを有する、請求項５に記載の方法。
  8. 前記検査対象者から反応を受け取るステップは、動作入力装置から入力を受け取ることを有する、請求項５に記載の方法。
  9. 前記表示は、算術的検査を有する、請求項５に記載の方法。
  10. 前記表示は、言語的検査を有する、請求項５に記載の方法。
  11. 前記表示は、方向的検査を有する、請求項５に記載の方法。
  12. 前記検査対象者から眼動情報を受け取るステップをさらに有する、請求項５に記載の方法。
  13. 前記検査対象者から頭部動作情報を受け取るステップさらに有する、請求項５に記載の方法。
  14. 検査対象者に対して有酸素運動及び無酸素運動のうち少なくとも１つを含む物理的なストレスを伴うストレス付加状況を提供するための装置と、前記ストレス付加状況に晒された前記検査対象者に対して、当該ストレス付加状況が終了してから、当該検査対象者の視覚能力及び認知的能力の少なくとも１つを検査する表示を含む視覚的刺激を表示するディスプレイ装置と、前記ディスプレイ装置に双方向的に接続され、前記検査対象者から反応を受け取り、当該反応が前記視覚的刺激に対する適切な反応であるかを判断する検査ユニットとを備えるシステムを用いて、視覚能力及び認知的能力を検査又はトレーニングするための方法であって、
    第１の検査結果を得るために、少なくとも一の視覚能力の検査及び認知的能力の検査を有する第１の検査を検査対象者に対して実施するステップと、
    前記第１の検査結果を記録するステップと、
    検査対象者を、有酸素運動及び無酸素運動のうち少なくとも１つを含む物理的なストレスを伴うストレス付加状況に晒すステップと、
    第２の検査結果を得るために、少なくとも一の視覚能力の検査及び認知的能力の検査を有する第２の検査を検査対象者に対して実施するステップと、
    前記第２の検査結果を記録するステップと、
    前記第１及び前記第２の検査結果の差を判定するステップと
    を有し、
    前記第２の検査は、
    前記検査対象者の視覚能力及び認知的能力の少なくとも１つを検査する表示を含む視覚的刺激を、前記ストレス付加状況が終了してから、ディスプレイ装置上で当該検査対象者に対して表示するステップと、
    前記検査対象者から反応を受け取るステップと、
    前記検査対象者から受け取った前記反応が前記視覚的刺激に対する適切な反応であるかを判断するステップとを有する方法。
  15. 前記認知的能力の検査は、算術的検査を含む、請求項１４に記載の方法。
  16. 前記認知的能力の検査は、言語的検査を含む、請求項１４に記載の方法。
  17. 前記認知的能力の検査は、方向的検査を含む、請求項１４に記載の方法。
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