RESEARCH
Musical Dynaformics / ダイナフォーミックス
Musical Dynaformics / ダイナフォーミックス
芸術文化の進化と持続可能性の実現
一般社団法人NeuroPiano は、音楽を愛する全ての人がより豊かな表現を創造し続けられる社会の実現を目指しています。創造的な表現を生み出すためには、豊かな音楽的感性や適切な知識に基づいて楽譜を読み解く能力はもちろんのこと、 表現に結び付いた脳・心・身体の働きを自在に操作できることと、その妨げとなる “心身の拘束”を取り除くことが不可欠です。私たちは、音楽家の感性や解釈を育む音楽教育と心身の機能や技能を育む身体教育の相乗効果を生み出すため、ダイナフォーミックスという新しい学術領域を提案し、その研究・教育基盤の確立と整備を通して音楽家をサポートすることに取り組んでいます。最先端の研究を通して得られた知見は、教育プログラム PEAC を通して、一気通貫に演奏・指導の現場に還元します。
音楽家の未来に資する新たな学術領域である Musical Dynaformics（ダイナフォーミックス）および、その研究開発活動を基盤とし、その成果を音楽家に還元するプロジェクト Music Excellence Project は、株式会社ソニーコンピュータサイエンス研究所の古屋 晋一 研究員により発足されました。一般社団法人NeuroPiano では、これらの科学研究を更に推進すると共に、その成果の社会還元と普及活動に従事しています。
株式会社ソニーコンピュータサイエンス研究所／ダイナフォーミックス(外部サイト)
新たな学術領域である Musical Dynaformics（ダイナフォーミックス）および、この研究開発活動とその成果を基盤としてアーティストに還元するプロジェクト Music Excellence Project は、株式会社ソニーコンピュータサイエンス研究所の古屋 晋一 研究員により発足されました。一般社団法人NeuroPiano では、これらの科学研究を更に推進すると共に、その成果の社会還元と普及活動に従事しています。
株式会社ソニーコンピュータサイエンス研究所
ダイナフォーミックス(外部サイト)
1. 多彩な表現を可能にする脳神経・身体の仕組み
ピアノ演奏は88鍵の鍵盤と複数のペダルの巧みな操作を必要とする極めて難易度の高い運動です。それらを自在に操り、思い描いた多彩な表現を生み出す身体の使い方を習得するため、演奏家は幼少期から膨大な時間を練習に費やします。しかし、その過程で腱鞘炎や局所性ジストニアなどの故障に悩まされる方は少なくありません。演奏家が生涯にわたり表現を探求し続けるためには、表現を生み出す基盤となる最適な身体の動かし方や、脳神経系が高難度なスキルを習得する仕組みを解明し、そのエビデンスに基づく最適なトレーニングを確立することが必要です。我々は独自開発したマルチモーダルセンシングシステム（鍵盤・ペダルの動き、多視点の動画、音声、骨格情報の同時記録システム）に加え、脳波、経頭蓋磁気刺激法、機能的核磁気共鳴画像法(fMRI)といった脳神経活動の非侵襲測定システムを統合し、演奏家の高度な感覚・運動の背後にあるメカニズムを研究しています。研究成果は、身体理解に基づく最適な演奏法の獲得支援、科学的エビデンスに基づくトレーニングの開発などに応用されます。
研究費
科研費
2023年度～2025年度 科学研究費補助金（基盤研究B），“複雑運動の遂行と知覚を促進するエキスパート特異的な体性感覚抑制機能の解明” 23H03300
2020年度～2022年度 科学研究費補助金（学術変革領域B），“エキスパートの技能と心の限界とその突破” 20H05716
2020年度～2021年度 科学研究費補助金（萌芽），“演奏技能の計測・評価・伝達パイプラインの開発と評価” 20K21835
2019年度～2021年度 科学研究費補助金（基盤研究B），“テイラーメイド技能熟達支援のための感覚運動機能の個人差の解明” 19H04020
2019年度～2020年度 科学研究費補助金（萌芽），“ピアニストが演奏表現にこめた感動のデザインの定量的分析”（代表者：片寄晴弘 関西学院大学 教授）19K21622
民間助成
2021年度～2022年度 立石科学技術財団 研究助成（C），“エキスパートの手指の巧緻運動技能を促進する神経筋トレーニングの開発と評価”
2018年度 立石科学技術財団 研究助成（A），“新規脳機能計測システムに基づく感覚運動情報統合の脳内機構解明”
国立研究開発法人 科学技術振興機構
2019年度 JST CREST AIPチャレンジプログラム，“深層学習を用いた巧緻演奏動作の手指の３次元マーカーレス姿勢推定”
業績
Erwin Wu, Hayato Nishioka, Shinichi Furuya and Hideki Koike (2023) Marker-removal Networks to Collect Precise 3D Hand Data for RGB-based Estimation and its Application in Piano. IEEE/CVF Winter Conference on Applications of Computer Vision (WACV)
Masato Hirano, Shinichi Furuya (2022) Multisensory interactions on auditory and somatosensory information in expert pianists. Scientific Reports 12: 12503
Takanori Oku, Shinichi Furuya (2022) Noncontact and high-precision sensing system for piano keys identified fingerprints of virtuosity. Sensors 22(13): 4891
Yudai Kimoto, Masato Hirano, Shinichi Furuya (2022) Adaptation of the corticomuscular and biomechanical systems of pianists. Cerebral Cortex 32(4): 709-724
Shinichi Furuya, Takanori Oku, Yudai Kimoto, Hayato Nishioka, Masato Hirano (2020) Skillful and pathological movement coordination in musical performance. Advances in Exercise & Sports Physiology 26(2): 23-26
Masato Hirano, Yudai Kimoto, Shinichi Furuya (2020) Specialized somatosensory-motor integration functions in musicians. Cerebral Cortex 30(3): 1148-1158
Yudai Kimoto, Takanori Oku, Shinichi Furuya (2019) Neuromuscular and biomechanical functions subserving finger dexterity in musicians. Scientific Reports 9: 12224
Shinichi Furuya, Sayuri Yokota (2018) Temporal exploration of sequential movements in sequential movements shapes efficient neuromuscular control. Journal of Neurophysiology 120(1): 196-210
Shinichi Furuya, Yuta Furukawa, Kazumasa Uehara, Takanori Oku (2018) Probing sensory-motor integration during musical performance. Annals of the New York Academy of Science 1423(1): 211-218
Shinichi Furuya (2018) Individual differences in sensorimotor skills among musicians. Current Opinion in Behavioral Science 20: 61-66
２. 最先端テクノロジーを用いた科学的トレーニング法の創出
スポーツの分野ではテクノロジーを用いた最先端のトレーニングが実用化され、多くのトップアスリートが活用しています。楽器演奏はスポーツに勝るとも劣らぬ高度な身体制御が必要であるにも関わらず、そのようなトレーニングはほとんど行われていません。私たちは、演奏家のスキルをさらに向上させるために最適なテクノロジーの使い方を明らかにし、最先端のトレーニング法の開発・検証に取り組んでいます。例えば、手指に装着した外骨格ロボットハンドを用いた力触覚トレーニングや、指先の触覚・筋感覚能力を高める体性感覚トレーニング、和音の中の一音一音を聴き分ける能力を高める聴覚トレーニング、自分では知ることが難しい身体や脳神経の状態を可視化・可聴化するフィードバックトレーニングなど、テクノロジーとサイエンスの観点から音楽演奏に最適なトレーニング法の確立を目指します。
研究費
国立研究開発法人 科学技術振興機構
2022年度 JST CREST AIPチャレンジプログラム，“生成モデルと深度画像による手指の解剖学的特徴の精密推定”
2020年度～2025年度 JST CREST，”信頼されるExplorable推薦基盤技術の実現” グループリーダー（代表者：後藤真孝 国立研究開発法人産業技術総合研究所 首席研究員）
2020年度 JST CREST AIPチャレンジプログラム，“AI技術を活用した手指ハプティックスキルの訓練法の開発”
2017年度～2022年度 JST CREST，“技能獲得メカニズムの原理解明および獲得支援システムへの展開” グループリーダー（代表者：小池英樹 東京工業大学 情報理工学院 教授）
科研費
2020年度～2023年度 科学研究費補助金（基盤研究B），“アクティブタッチのトレーニングに伴う運動の遂行・学習・回復の促進と脳神経機序解明” 20H04093
業績
Shinichi Furuya, Ryuya Tanibuchi, Hayato Nishioka, Yudai Kimoto, Masato Hirano, Takanori Oku (2023) Passive somatosensory training enhances motor skill of piano playing in adolescent and adult pianists. Annals of the New York Academy of Science 1519(1): 167-172
Masato Hirano, Muzuha Sakurada, Shinichi Furuya (2020) Overcoming the ceiling effects of experts’ motor expertise through somatosensory training. Science Advances 6(47): eabd2558
Nobuhiro Takahashi, Shinichi Furuya, Hideki Koike (2020) Soft exoskeleton glove with human anatomical architecture: production of dexterous finger movements and skillful piano performance. IEEE Transaction on Haptics 13(49): 679-690
３. 暗譜と緊張のメカニズム
演奏家はコンサートのために複数の長大な楽曲を記憶しなければならず、経験を積んだピアニストでも記憶したはずの楽譜を本番で思い出せなくなる恐怖を完全に払しょくすることは困難と言われています。また、コンクールやオーディションなど緊張を招く場面では記憶が不安定になり暗譜が飛んでしまったり、練習時のパフォーマンスを十分に発揮できなかったりすることがあります。舞台上で最大のパフォーマンスを発揮できるよう、私たちは暗譜のメカニズムの解明に加え、覚えた楽譜を本番で確実に思い出すためのトレーニング法の創出や、緊張によって記憶の働きやパフォーマンスが低下するメカニズムの解明、緊張の克服方法などを探っています。
研究費
内閣府
2020年度～2025年度 ムーンショット型研究開発制度，”身体的能力と知覚能力の拡張による身体の制約からの解放” グループリーダー（代表者：金井良太 株式会社アラヤ 代表取締役）
民間助成
2018年度 ヤマハ音楽振興会 研究活動支援，“あがりに伴う手指運動の巧緻性低下のメカニズムの解明”
業績
Shinichi Furuya, Reiko Ishimaru, Takanori Oku, Noriko Nagata (2021) Back to feedback: aberrant sensorimotor control in music performance under pressure. Communications Biology 4(1): 1367
Shinichi Furuya, Reiko Ishimaru, Noriko Nagata (2021) Factors of choking under pressure in musicians. PLoS One 16(1): e0244082
Shuntaro Kotani, Shinichi Furuya (2018) State anxiety disorganizes finger movements during musical performance. Journal of Neurophysiology 120(2): 439-451
４. 練習に伴う怪我や疾患
思い描いた表現の具現化に挑戦する日々の練習の過程で、心身に不調をきたしてしまうことがあります。例えば突然、自分の体が思い通りに動かせなくなる、それが難治性の脳神経疾患として知られる「局所性ジストニア」 です。この疾患は、ピアニストの手指、バイオリニストの左手指や右腕、ドラマーやオルガニストの足、管楽器奏者の口や舌といった身体部位に発症し、身体を思い通りに動かせなくなったり、感覚に異常をきたしたりすることが知られています。ときに演奏家生命を絶つこともある恐ろしい疾患ですが、適切な診断方法や、万人を完治するに至る治療法は未だ確立されていない現状です。私たちは、このような過剰な練習に伴う心身の不調の仕組みを明らかにすることで、不調を予防する身体の使い方や練習法、機能回復トレーニングの創出を目指しています。
研究費
科研費
2019年度～2022年度 科学研究費補助金（国際共同研究強化(B)），“技能の熟達と喪失に関わる感覚運動機能の神経可塑性の包括的理解” 19KK0252
2016年度～2017年度 科学研究費補助金（萌芽），“連続運動の神経機序解明に向けた閉ループ非侵襲脳磁気刺激システムの開発”
民間助成
2023 年度 立石科学技術財団 研究助成（A），“過剰訓練に伴う運動障害の機能正常化トレーニングシステムの創出”
2017年度 カワイサウンド技術・音楽振興財団 研究助成，“音楽家のジストニアに伴う手指巧緻性低下のメカニズムの解明”
国立研究開発法人 科学技術振興機構
2022年度 JST CREST AIPチャレンジプログラム，“音楽家のジストニアの診断補助システムの開発”
業績
Ken Takiyama, Shuta Mugikura, Shinichi Furuya (2022) Impaired feedforward control of movements in pianists with focal dystonia. Frontiers in Neurology 13: 983448
Kahori Kita, Shinichi Furuya, Rieko Osu, Takashi Sakamoto, Takashi Hanakawa (2021) Aberrant cerebello-cortical connectivity in pianists with focal task-specific dystonia. Cerebral Cortex 31(10): 4853–4863
Shinichi Furuya, André Lee, Takanori Oku, Eckart Altenmüller (2020) Aberrant somatosensory-motor adaptation in musicians' dystonia. Movement Disorders 35(5): 808-815
Takanori Oku, Shinichi Furuya (2019) Neuromuscular incoordination in musicians' dystonia. Parkinsonism & Related Disorders 65: 97-104
Kazumasa Uehara, Shinichi Furuya, Hidemi Numasawa, Kahori Kita, Takashi Sakamoto, Takashi Hanakawa (2019) Distinct roles of brain activity and somatotopic representation in pathophysiology of focal dystonia. Human Brain Mapping 40(6): 1738-1749
Kahori Kita, Jaroslav Rokicki, Shinichi Furuya, Takashi Sakamoto, Takashi Hanakawa (2018) Resting-state basal ganglia connectivity codes a motor musical skill and its disruption due to a disease process. Movement Disorders 33(9): 1472-1480
Shinichi Furuya, Kazumasa Uehara, Takashi Sakamoto, Takashi Hanakawa (2018) Aberrant cortical excitability explains the loss of hand dexterity in musician's dystonia. The Journal of Physiology 596(12): 2397-2411
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