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心理物理学的知覚 において、コリオリ効果（コリオリ錯視または前庭コリオリ効果とも呼ばれる）は、回転の影響下にある頭部の動きにより体の向きが誤って認識されることで、吐き気を引き起こすことが多い。[1] [2] [3]この効果は、回転中に頭部が体と反対または同様の動きをすることで発生する。これは前庭系、特に加速の影響を受ける三半規管に影響を及ぼし、頭が安定した状態に戻った後に平衡が回復する前にめまいや吐き気の感覚を引き起こす。[4] [5]重要なのは、この錯覚は完全に知覚に基づいており、主に視覚と体の位置や動きの知覚との間の矛盾した信号によるものである。[6]これが発生する可能性がある状況の例としては、円状の加速や円状の回転中の動きなどがある。[7]
擬似コリオリ効果（視運動擬似コリオリ効果とも呼ばれる）もあり、これは物理的な円運動がなく、視覚的な円運動のみがある場合に発生します。[8] [9]知覚的にはコリオリ効果と同じように感じられ、自己運動として認識され、同様の吐き気を引き起こし、乗り物酔いの原因となることがよくあります。
原因と結果
この効果が発生する生理学的メカニズムはすべて、頭の傾きによって決まる三半規管内に含まれています。人の頭を回転させたり傾けたりすると、管内の内リンパ液はコリオリの力を受ける可能性があります。[10]これは、動きが一定速度で、液体と管が同じ速度で動く場合に発生し、回転の感覚が消えます。頭の動きによって中断されると、液体は角度をつけて動き、クプラに影響を与え、実際には起こっていない回転が知覚されます。[11] [12]
これは、スピン中に人の頭がずれたときに最もよく起こります。人がY軸に沿って左に回転しているときに頭を前に押し出すと、頭の位置がずれてコリオリの力と結果的な効果を受けます。この効果の現れは、人が頭が左に傾いているように感じることです。[4]
これにより、乗り物酔いによる吐き気、方向感覚の喪失、嘔吐を引き起こす可能性があります。これらの不快感は、前庭系と視覚系から送られる信号が一致していない場合に、さまざまな信号によって体に生じます。つまり、目は体が動いていないことを伝えているかもしれませんが、前庭系の微調整された感覚はそれとは反対のことを感知して伝えているのです。[13]
例
コリオリの力はパイロットや宇宙飛行士にとって懸念事項であり、極度の方向感覚の喪失を引き起こす可能性がある。[14] [15] [5] [16] [17]これは、パイロットが航空機を旋回または回転させる際に、頭も回転させたときに起こる。感覚を説明するのが難しい場合が多いため、報告が難しいと指摘されている。[5]極端な状況では、これによりパイロットが航空機の制御を失う可能性がある。[18]この危険性があるため、パイロットはそのような状況に備えて、バーラニチェアなどで生理学的な訓練を受けることが多く、また、自分の視覚よりも飛行計器を信頼するように訓練される。[12]
擬似コリオリ効果はVRシミュレーションでよく発生し、身体自体が動いていなくても動きが起こっているように知覚されることがある。[19]
バラニ椅子のデモンストレーション
バラーニチェアは次のように使用されることが多い。[20]
- 被験者は頭を下げて目を閉じて椅子に座ります。
- 椅子は閾値以下の速度（）まで回転します。被験者は回転を感じません。
- 椅子は閾値以上の速度まで回転します。被験者はしばらくの間、回転を感じます。
- やがて30秒ほどで順応により回転感覚は止まります。
- 椅子が突然停止し、被験者は頭を上げて目を開けます。前庭系は頭が左右に回転している（冠状面内）かのように信号を送りますが、視覚系は頭が動いていないかのように信号を送ります。
説明は次の通りである。[21]
- 3 つの三半規管はそれぞれ、慣性の低い減衰振動子として機能します。空間内で半規管が回転すると、半規管内の流体が反対方向に回転し、これが現在の角速度を示す神経信号に変換されます。
- ただし、角速度が安定している場合は、流体は最終的に再び壁と等しくなり、感知された角速度はゼロに戻ります (適応)。
- 急に停止して頭を上げると、冠状面の三半規管内の流体はコリオリ効果により反対方向に流れ、コンプトン発生器に似た錯覚的な回転を生み出します。
歴史
この用語は1954年にG.シューベルトによって初めて知覚に適用され、三半規管内のコリオリの力によって引き起こされると仮定したため、前庭コリオリ効果と名付けられました。[22] [10]
コリオリの力は1832年にガスパール＝ギュスターヴ・ド・コリオリによって発見されました。19世紀末までに、コリオリの力は気象学の文献でよく使われる言葉になりました。[23]コリオリの力は回転基準系における架空の力として分類されます。 [24]
参照
参考文献
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さらに読む
たとえば、Pouly と Young を参照してください。