なぜ複数のロウソクの炎の揺らぎは同期するのか - 山梨大などが謎を解明
小林行雄　[2016/10/29]

山梨大学と東京大学は10月26日、複数のロウソクを組み合わせた時に起こるロウソク同士の炎が同期振動する現象について科学的に解明したと発表した。

同成果は、山梨大学 環境科学科の島弘幸 准教授と学部生の岡本佳子さん、同大学 教育学部の木島章文 教授、東京大学の梅野宜崇 准教授らによるもの。
詳細はNatureグループの電子版論文誌「Scientific Reports」に掲載された。

市販のロウソクを数本束ねて火をともすと、その炎は上下に激しく振動するが、例えば、それを3つ用意して、三角形を描くように配置すると、それぞれの炎は互いに足並みを揃えた振動を示す(同期現象)。
こうした同期現象は、リズムを刻む固体同士が近づくことで、集団レベルの大きなリズムが生まれる現象で、心臓の鼓動(多数の細胞が互いに同期している)やホタルの集団の光の明滅、壁掛けの2つの振り子時計の振り子の振れるタイミングなど、人間の生活の中で数多く見られる。

今回、研究グループでは、3つの太いロウソク束をアクリルケース内に配置して点火し、束同士の間隔を変えながら燃焼の様子を動画で撮影。
解析として、画面内の白黒画素値の時間変化を追うことで、3つの炎の振動が次第に同期していく様子を調べたという。

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▽引用元：マイナビニュース　2016/10/29配信記事
http://news.mynavi.jp/news/2016/10/29/058/

▽関連
Scientific Reports 6, Article?number:?36145 (2016)
doi:10.1038/srep36145
Synchronization in flickering of three-coupled candle flames
http://www.nature.com/articles/srep36145

立って見つめ合うと体の無意識の動きが同期する − 双方向の視覚体動フィードバックによる無意識の体動同期現象 − - 生理学研究所
http://www.nips.ac.jp/release/2015/09/post_305.html

画像
http://www.nips.ac.jp/release/images/20150924okazaki_1.jpg
図1　　体動の同期メカニズム
静止立位時の体動は、主に視覚・平衡感覚・筋や足底の自己受容感覚といった三つの感覚で制御されている。本研究では、視覚による体動制御が二者間でループすることによって遅れのない同期が実現されることがわかった。

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図2　実験方法１
44名の女性被験者22ペアにお互いに向かい合った状態で直立してもらった。直立時の微小な体動はメガネ（本人のもの、あるいはこちらで用意したガラスのないメガネ）に添付した赤外線反射マーカを空間位置として、モーションキャプチャで計測した。視覚条件は、① 互いに見つめ合った場合 ② 一方が目隠しをした場合 ③ 双方が目隠しした場合 で実験を行った。二者の体動の時系列信号に対し，相互相関分析および因果解析を行った。

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図3　実験方法２：因果分析
今回の解析では、計４４名の被験者で２２グループ編成し、それぞれの被験者が自分のパートナーに対してどの程度の影響を与えるか、因果分析を用いて調べた。ここでは例としてAさんとBさんで作るペアをあげる。両者が開眼していた場合、Aさんのみが開眼していた場合、Aさんのみが閉眼していた場合、両者が閉眼していた場合の４つの条件において、AさんがBさんに与えた影響の量を分析した。

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図4　体動の同期，相関解析による結果
各実験条件（OO: 両者が開眼していた場合，OB またはBO: 一方が閉眼していた場合，BB: 両者が閉眼していた場合）における体動の同期を検討した。図は近い距離で二者が立っている時の前後方向の体動の同期を示したものである。両者が開眼し、見つめ合っている時に相関が最も高く、二者の間で体動の時間関係には遅れがないことがわかる（遅延がほぼ0ms）。一方が目隠しした条件では、体動に相関はあるものの、体動の時間関係に遅れが生じる（400ms程度）。双方が目隠しした場合はまったく相関がない。

　コミュニケーションを取っている二人の間では、二人が意識をする、しないに関わらず、体動などの動きが同期するといった報告がいくつかなされてきました。しかし、コミュニケーション中の二者の体動が、なぜ無意識であるにも関わらず同期するのか、そのメカニズムはよく判っていませんでした。今回、自然科学研究機構 生理学研究所の定藤教授と岡崎研究員は、無意識の体の動きの同期に必要かつ基本的なメカニズムとして、二者間の視覚による体動制御が対等になる必要があることを明らかにしました。本研究結果は、PLOS ONE誌オンライン版（2015年9月23日）に掲載されます。

これまで会話中の二者間の体動が同期するなど、コミュニケーションをとっている二者間において、体動などの動きが同期するといった現象がいくつか報告されていました。今回岡崎研究員と定藤教授らの研究グループは、静止立位時に生じる小さな体動に注目し、会話などの手段が無くても二者がただ見つめ合うだけで、小さな体動が二者の間で時間遅れなく同期することを発見しました。さらに、二人の体動を多変量自己回帰モデルでモデル化し、二者間の因果解析とモデルによるシミュレーションを行った結果、静止立位時の体動の同期には「二者間の視覚的による体動制御が対等になる必要がある」ことがわかりました。

　通常、相手の体の動きを見て自分の体動の制御をする際は、二人のうちの一方のみが意識的に体動の調節を行っても、同期に時間的な遅れが生じます。しかしヒトは日常生活の中で、コミュニケーションの最中に無意識的に体動を同調させています。

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