理学療法学 第 41 巻第 8 号
552
これまでヒトの運動・感覚能力や認知機能を評価する方法と
して，聴覚や視覚といった外部刺激に応じて運動を行う反応課
題が広く用いられてきた。反応課題は外部刺激提示から運動開
始までの反応時間によって評価され，この反応時間は外部刺激
提示後に大脳において情報処理を行い，一次運動野から脊髄前
角細胞を経由して筋へ至る過程である Pre-motor time と，筋
活動開始から関節運動開始までの電気力学的遅延によって構成
される（図 1）。先行研究において，外部感覚情報提示後，そ
の感覚情報の認知や情報処理には後頭頂葉（Posterior parietal
cortex： 以 下，PPC） や 運 動 前 野（Premotor cortex： 以 下，
PMC）が強く関与していることが報告されている
1‒7）。
PPC は前方が一次体性感覚野と接しており，その前部にある
中心溝を挟んで一次運動野をはじめとする運動関連領野，後方
では後頭葉の視覚野に隣接している。このことから PPC は感
覚野および視覚野と密接な連絡があることが解剖学的に知られ
ている
8‒10）。Iacoboni と Zaidel は単純光刺激を用いた視覚反
応時の脳活動を計測し，視覚提示から運動開始に至る過程にお
いて PPC と，それに続き PMC の活動が観察され，これらの
領域が視覚情報を運動企画へと変換する機能を有していること
を報告している
11）。また，Shibata と Ioannides は視覚刺激を
用いた Go/NoGo 課題中の大脳皮質活動を計測し，Go 刺激後に
運動側と反対側の PPC の活動が著明に観察され，NoGo 刺激時
には PPC の活動は観察されなかったと報告している
12）。した
がって，視覚反応課題時には一次運動野や補足運動野，PMC
といった運動関連領野だけでなく PPC も運動に強く関係し，
特に運動開始前に活動することが考えられる
13）。以上のこと
から，視覚反応課題時には PPC が視覚刺激提示後に視覚情報
を処理し，運動に変換する過程において重要な役割を担ってい
ることが考えられる。
Go/NoGo 課題は特定の一種類の刺激（Go 刺激）に対しての
み運動し，他の刺激（NoGo 刺激）には運動を行わないものと
し，特定の刺激を選択し運動実行に至るまでの大脳皮質活動
を調査する課題のひとつであるとされている
14）15）。Kida ら
は Go/NoGo 課題を用い，長期的に練習を積んでいる野球選手
と運動習慣のない成人男性の反応時間を計測し，長期的に練習
を積んだ野球選手では Go 刺激時の反応時間が有意に短縮して
いることを報告している
16）。この理由として，長期的な練習
によって特定の外的刺激に対する意思決定能力と運動を司る中
枢神経系における情報処理能力が改善するため，反応時間の短
縮が生じるとしている
16）。視覚反応課題の反復練習に関して
Yotani らは 8 週間の単純反応課題の反復練習を行い，反復練
習後に視覚刺激提示から一次運動野までの過程で短縮が生じた
ことを報告し，その短縮には PPC における情報処理の短縮が
関与しているとしている
5）。しかし，これまでの先行研究では
反復練習の効果判定がパフォーマンス（反応時間）の側面でし
か評価されておらず，視覚反応課題時に関与する脳領域の活動
変化については調査されていない。そこで我々は時間分解能と
空間分解能に優れる脳磁図を用いて，ヒトの視覚反応課題時の
大脳皮質情報処理過程の経時的変化と，視覚反応課題の反復練
習が大脳皮質情報処理過程に及ぼす影響を調査した
17）。
我々の行った研究においても，「運動」と「安静」を視覚刺
激に応じて選択する Go/NoGo 課題を用いた。Go 刺激後に行う
「運動」では右示指伸展運動を行い，初期計測において反応時
間および脳磁界計測を行った。初期計測時と同様の設定で Go/
NoGo 課題を用い，45 回以上の右示指伸展運動を 1 セットと
し，1 日に 3 セットの反復練習を 3 日間施行した。3 日間の反
復練習後の再計測では初期計測と同様に反応時間および脳磁界
計測を行い反復練習による大脳皮質情報処理過程の変化を調査
した。その結果，反復練習前後ともに Go 刺激時においてのみ
PPC の活動を観察することができ，一方で NoGo 刺激時には
PPC の活動は観察されなかった。また，3 日間の反復練習に
よって電気力学的遅延に変化は認められなかったものの，Pre-motor time の有意な短縮が認められ，それに伴い PPC の活動
潜時も短縮する結果が得られた（図 2）。さらに，Pre-motor
time を構成する 1）視覚提示から視覚野の活動，2）視覚野か
ら PPC の活動，3）PPC から筋電図発現潜時を脳磁界反応およ
び筋電図反応から算出することで，大脳処理のどの過程に短縮
が生じたかを詳細に調査した（表 1）。その結果，視覚反応課
題の反復練習によって 2）視覚野から PPC の活動と 3）PPC か
ら筋電図発現潜時が短縮したことが明らかになった
17）。
視覚反応課題の反復練習が大脳皮質活動に及ぼす影響を調査
した先行研究は散見される程度である。Hihara らはサルに手
で使用する道具を 3 週間練習させたときの PPC の神経細胞の
変化を調査し，反復練習後に視覚情報に対する PPC の神経細
理学療法学 第 41 巻第 8 号 552 ∼ 554 頁（2014 年）
視覚反応課題の反復練習が大脳皮質情報処理過程に及ぼす影響
＊
菅 原 和 広
＊＊
基礎理学療法研究部会
＊The Repeated Visuomotor Practice Induced the Neuro Plastic Change of Information Proceeding in the Human Cortex: An MEG Study
＊＊
新潟医療福祉大学運動機能医科学研究所 （〒 950‒3198 新潟市北区島見町 1398）
Kazuhiro Sugawara, PT: Institute for Human Movement & Medical Sciences, Niigata University of Health and Welfare キーワード：脳磁図，視覚反応課題，後頭頂葉
Japanese Physical Therapy Association
視覚反応課題の反復練習が大脳皮質情報処理過程に及ぼす影響
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胞反応特性に変化が生じたことを報告している
18）。本研究に
おいては，3 日間における視覚反応課題の反復練習により PPC
において可塑的変化が生じ，それに伴い PPC の活動潜時が短
縮し Pre-motor time に短縮が見られたと考えられる。本研究
の結果は PPC における視覚情報の処理・統合と視覚刺激への
反応に変化が生じたことを示唆していると考えられる。
反復練習は理学療法士が運動療法を実施する際に用いる基本
的な手法である。今回の研究によって，これまで報告されてき
たパフォーマンスの側面のみならず，それに伴う大脳活動の可
塑的な変化を明らかにすることができた。今回報告した実験課
題は非常に単純なものであり，視覚運動課題の反復練習による
大脳皮質の変化のメカニズムを捉えただけに留まる。今後は空
間的位置情報を変化させるなど複雑な視覚情報提示を実施し，
その課題の反復練習をすることでヒトの視覚情報処理と運動遂
行の一連の流れと大脳処理過程の可塑的変化についてさらに詳
細に調査していきたいと考えている。
文 献
1） Rushworth MF, Johansen-Berg H, et al.: The left parietal and premotor cortices: motor attention and selection. NeuroImage. 2003; 20(Suppl 1): S89‒S100. PubMed PMID: 14597301.
表 1 Pre-motor time を構成する要因と反復練習による潜時の変化（単位：ms）
反復練習前
反復練習後
Go 刺激提示∼視覚野
80.8 ± 17.2
80.5 ± 12.8
p = 0.964
視覚野∼ PPC
95.5 ± 30.5
79.6 ± 28.9
*
PPC ∼筋活動開始
57.5 ± 26.8
42.2 ± 24.1
*
* ; p ＜ 0.05
図 2 反復練習前後の Pre-motor time (a）と電気力学的遅延（b）の変化
図 1 反応時間を構成する Pre-motor time と電気力学的遅延
Japanese Physical Therapy Association
理学療法学 第 41 巻第 8 号
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