快適な運動による感情と脳波の変化
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(2) . 平成10年 2月 Febmar 1 『1998. 8巻 第2号 北海道教育大学紀要 (第2部C) 第4 Sechon DC i iぢ o fBduca桓on( )VOL48 lo fHokk鑓do Un vers Jou i - na ,No2. 快適な運動による感情と脳波の変化 佐. 川. 正. 人・神. 林. 勲 ・佐々 木. 利. 子*. 北海道教育大学札幌校保健体育研究室 *札幌市立柏中学校. ions a 〔 l fortabl f ter Col l ings and EEG Frequency Variat Changesi e Exerclse n Fee j u koSASAK[* M[ I Id Micb asat oSAGAWA,lsao KANBAYASI江 a. Phys i IBduca口on Laborato lnPus ca ly,SaPPoro Ca Hokka ido Un ivers i 02 tyofEduca恒on ,SaPPoroo *K l asuwaJuni or High SchooLSapporo064. Abs trac t i 口gssuch asP1 i口vef l l l 〕 n ヒ 〕 n ; t wasrePo easanmess tp eel sand exerc smg encou i raged Pos l ed 仕 a画ロgspo a , ‐re l ings lado i ) ▽eenfee r laxat l 1 s粒i sstudy wastoinvesdgatere on re貴 eshed mood o1 P beh ‐The PurPOse oftbi. leergometer t wascon五r i f terco f コ ヒ iat 〕 n ; l = onsa l 1 l o abl e exercise on a cyc and EBG症equency va uedthate .l i l 1 l i l 医vefee五 tsofPrevi ousstu南 e s smgco皿fortably ercisei eres l 1 1gs n負uenced Pos .Exerc ,andsuPPorted 辻l . L leasan宜less laxa口on F uyincreased Pos i口vefeel iPgs measuredby MCL- 3sc司 dsdca 食 ) l a L ) esq 1亘ロutess r301 ,re i f terexerc i i茸erent iat i ime t wasfound EBG 官equency v劉r se were d onsa lnet andsat sfac口on) . Atthesa ,i ionship between thoughtherelat than before seincreased α1 and β1outputin EEG bands .A1 ,exerci l ly con6‐ i i ia口onsaf tercomfortable exercise could notbestat t fee l ingsand BEG 食equency var r 1med,i st ca u l i latedto BEGf iabons i ivefee ings 紙terexerc t ‐ se werere requency var couldbeProPosedthatPos ,espe. a l ly 山creases 無 α1and β2 i c ‐ ,and decreasesin α2. 1. 緒. 言. 運動を行う動機は人によっ てそれぞれ異なっ ている. 「健康の保持増進」 のように身体的効果を高めるこ とを目的として運動を行う人もいれば, 運動は身体的効果を高めるだけではなく,「気分転換」や「気晴らし」 または 「楽しみ」 のように心理的効果を高めることを目的として日常生活に取り入れている人もいる. 心理 的効果を高めるということは,運動を行うことによっ て「陽性の情動」(快・喜び・楽しみ・幸福感・爽快感) を体験することができるからであると考えられる. 橋本ら7)の報告にある 「運動によっ て感情の改善が見 ら れ た. 運動 によ るス ト レス 低 減 は感 情 の 改 善 が 媒介 と な っ て いる.」 と いう こ と は, 運動 はス ト レス を解. 消し, 心の安定や活性化を促進するといった心理的効果を示唆している. これまでに, 日常行っている運動 実践や 自転車 エ ル ゴメ ータ ー, ト レ ッ ドミ ルを用 い た 快適な 運動 強 度 とペ ース での運動 によ っ て, ポ ジ ティ. (47).
(3) . 206. 佐 川 正 人・神 林. 勲・佐々木 利 子. ブな 感情の増 加 とネ ガ ティ ブな感 情の 減少を引 き 起 こすという 運動 の心 理 的効 果 につ いて の 報告 3 0 )が な さ れ て い る ,4,5,6 ,7,1 .. 7 ) 運動後 4 5 ’ ・ ’ 運動による変化を研究する際, 主に 心理 学 的 な 指標 で ある ア ンケー トが用 い ら れてき た3 . の心理的変化を情意的な側面から判定するものである. 最近, 心理学的な指標 でもある脳波が注目されてい. る.脳波は,あがりやリラックス,注意集中といった心理的状態を測定するときに多く用いられるようになっ てき た. 脳 波 は6波, β 波, α波, β波の4つ の周 波 数帯 に 区分さ れており, そ れぞ れの脳 波 は,. 波が深. い眠りの状態, β波がまどろみの状態, α波がリラックス・意識の集中・快い状態, β波が興奮・緊張状態 2 3 1 1 ) こ の よう な脳 波 の特 性 か ら 運動 によ る 感情 の 変 化 を ア ン , , で 出現 する こ と が明 ら か にさ れて いる9 . ,. ケートだけではなく測定された脳波からも検討することができると考えられる. アンケートによる主観的な 方法だけではなく直接測定される客観的方法によって, 運動後の心理的な変化を明らかにできる可能性もあ ると考えた. そこで本研究では, 快適なペースによる自転車漕ぎ運動後の感情の変化と脳波の変化から, 運動が心理的 にどのような影響を及ぼしているのか, また, 心理的な変化が測定された脳波上にどのような変化をもたら すのかについて比較検討することを目的とした. 2. 方. 法. ・被験者:健常な大学生男子4名 2月 8 日 ・測定・実験期間:平成8年11月30日~平成8年1. ・測定・実験場所:北海道教育大学札幌校 運動学実験室 ・実験課題:30分間の自転車漕ぎ運動 ・測定・調査項目:脳波の測定と感情の調査. 1) 実験手続き 被験者は実験室に入室し, 心拍計と脳波測定装置を装着した. 10分間の座位安静の後, 自転車エル ゴメー ターを用いて30分間の自転車漕ぎ運動を行わせた. 運動中は運動開始5分後から運動終了まで5分毎に合計 5回, 運動の快適さについて口答させ運動負荷を調節した. 運動終了後,30分の座位安静のままで休ませた. なお, 休憩中に感情の調査を試みた.. 2) 自転車漕ぎ運動 自転車エル ゴメーター (竹井機器社製) を用い, 被験者が快適であるという運動負荷に可変設定した. 運 動開始後5分間で長時間苦痛感を伴わず快適と感じる負荷を決定させ, 以後設定した負荷 での運動が快適で はないと感じたら負荷の増減をした. 運動の快適さについては主観的運動強度 (Ra恒ngofPerceived Exer‐ i )E) を5分おきに調査し, 運動負荷の決定に利用した. また, 運動中に心拍数 (ポーラエレク t on;以下RI トロ社 製ハ ー ト レイ トモ ニターPE‐3000 ) を測 定 し, RI犯 と運動 強度判 定の 資 料と した.. 3) 脳波の測定 測 定 に はIVBA (ラ ン ダム ・ エ レ ク ト ロ ニ ク ス 社 製) を パ ー ソ ナ ル コ ン ピ ュ ー タ Mac intosh LC475 (App l e社 製) 上 で使用 した. 被 験者の 前 額 にセ ンサー ベ ル トを装 着 させ, こ の ベ ル トに埋 め 込 んである 電. 極から導出される脳波を双極誘導法で測定し, FFT (高速フーリエ変換) 処理されたデータをパーソナル コンピュータに読み込んだ. 得られたデータは各周波数の代表値として使用し, 単位時間当たりの最頻出脳 3 2 )と して 各 周 波 数帯 (4‐5H の β 1 波 6‐7H の β 2 波 8‐9H ,1 波比 率, す な わち 優 勢 脳 波 指 数1 z z z , , の α1 波, 10‐1IHZの α2 波, 12‐13Hzの α3 波, 14‐18Hzの β1 波, 19‐24Hzの β2 波,25‐30Hzのβ3波). に区分した.. (4 8).
(4) . . 207. 快適な運動による感情と脳波の変化. (運動終了直前 使用する脳波データは安静時 (後半5分間) , 運動中1 (運動開始直後5分間), 運動中2 ( ) 運動後2 (5分間), 運動後3 (5分間) とし 5分間) , そして運動 終了後10分おきに運動後1 5分間 , て測定された. 4) 感情の調査 )が作成した感情尺度 (Mood Check Li 5 3;以下MCL) を用 い た. MCLは 「快 t , s - 感情の調査には橋本ら3 「 「 23項 目の 形容詞 対 か ら構 成 さ れている. 回 答 感情」 , 満 足感」 の3尺 度か ら成 っ てお り, , リ ラック ス 感」. 形式は7件法による評定尺度である. 安静時 (運動開始前) 1回と運動終了直後1回, そして運動終了後10 分おきに3回, 計5回調査した.. 3. 結果及び考察. 拍/min i20 側 0 8. 1) 自転車漕ぎ運動の強度について. 罰. 0 6. 運 動 中 の 心拍 数 につ い て は 図1に み ら れる よう に ほ. .. 0 4. ぼ一定した状態を保っていた. 各被験者の心拍数に時. in 1om 圏5- 15旧 in 園10一 in 一2 0m 目15 □20‐25min 一3 0min 駕25. 0 2. 間的変化が少ないことを示している. 被験者によって 8 0拍から100拍の値を示しており, 平均的には約90拍. 0. 1 0 ) 前 後 の 値 を 示 して い た. こ の 数値 は 中 島 の 報 告 し. S 3. 2 S. , S4 , 平均. 被験者. ている運動強度と比較 してやや低いが, 快適な自己. 図1. ペースによる運動であることを考えると強度に問題は. 運動中の心拍数. ) ない だろう1 . RP E値 14. ま た, 運 動 中 のRPEにつ い て は 図2に示 さ れる よ う. 12. なやや右上がりの傾向がみられた. 運動の経過による. lo -. この右上がりは運動中にその強度が微増していること. in 園5一om 15m in 1 SID- in 目15…20m in □20‐25m 30m in 図25‐. 〉E表の 強 度 レ ベ ル を意 味 して いる. しか しな が ら, RI. によると各被験者の主観的運動強度はそのほとんどが 「楽 である」 レベ ル にあ っ た. S 3. 以上のように, 運動中の心拍数と疑〉Eの結果から被 験者は長時間続けられる快適な運動強度による運動を. S 4. 平均. 被験者. 図2. 実施していた と思われる.. 運動中の主観的運動強度. 点. 2) 運動による感情の変化 安静時からのMCLの変化 (平均) を図3 に示 す. 運動後の調査はすべて10分間隔で運動終了直後から運. 12 { -- ′′ / / / / ノ. iQ. 動後3まで調 査した. なお, MCLの変化を分析する ため にFr i edmanの 検 定 を用 い,快感情,リ ラ ッ クス 感,. 満足感の得点から有意性を求めた.. 8 6. . . に大きく変化している. 運動後1と運動後2では若干 低下しているが, 安静時と比較して快感情の有意な増. 0. 運. 運. 運. 動 直. 動 後. 動 後. 動 後. 1 . 2. 3. 後. 測定時期. ) が み ら れる. 加 ( p<0.05. リラックス感についても快感情と同様に有意な増加. (49). . ′′ ,‐・′ 運. 安静時. 快感情は安静時にみられなかったが, 運動後に非常. ‐リラックス感. /′. 4. 図3. 感情の変化.
(5) . . 208. 佐 川. 人・ 正 人・神 林. 勲・佐々木 利 子. ( )を示した.安静時からある程度リラッ p<0 ‐001 クス感を持っていたようであるが, 運動後に大き な増加を示した. 満足感には快感情やリ ラックス感のような大きな 変化はみられないが, 運動後の満足感は安静時よ りも有意な増加 ( 5 ) をみている. p<0 .0 以上のよう に, MCLの3尺度で安静時と運動 後の有意な差が示された. 運動によっ て心理的変. ele2. 4 5 6 7 1 7 1 8 )を 支 ’ ・ ’ ・ ’ ’ 化 が 生 じる と いう 従 来 の 研 究3. α1 α2”り αJ. . 持する結果を得た. 3) 運動による脳波の変化 測定された脳波データを安静時, 運動中1 (運 動前半), 運動中2 (運動後半) , 運動後1, 運動. . β1 β2 β. 3. 図4 優勢脳波指数. 後2, 運動後3に分け, 各被験者の優勢脳波指数 の平均として示じたのが図4である.. 指数. 全体的な傾向としては, 安静時と比較して運動 中1には測定ノイ ズと思われる眼球運動や運動に. 0 和 知 0 剥 4 1. 60. よる振動などの影響がみられている. 運動開始前 半のβ1の増加とβ2からβ2までの周波数帯の 出力減少がその特徴である. しかしながら, 運動 中2では安静時とほぼ同様の傾向に回復してい. 安静時 運動中1 運動中2 運動後1 運動後2 運動後3. る. 運動後には各周波数帯の優勢脳波指数は微増 減している. また, 全体の出力の割合からはβ波. 図5 優勢脳波指数 (β波帯) ハ h U A『 n ‘ ^ U ^ x U( h U A「 ^ ‘ ^ U. が大きく, β波ほど出力が小さくなっている. β波帯の変化 (図5) についてみてみると, 運 動中にβ1が増加しているが ロして い るカミ , 運動後になると次 , 第 に減 少 している. 一方, β2は僅かながら運動 後に増加していくのが確認できる. β2は精神的 に弛緩しているときにその出現がよく見られるこ とから, 運動後に非常に楽な状態にあることが示 されたといえよう.. 麗. 話 i 冒 剛. 圃. 圃. 安静時 運動中1運動中2運動後1運動後2運動後3. 図6. α波帯の変化 (図6) をみてみると, 運動後半. 優勢脳波指数 (α波帯). 指数. の α1が強く 出力 さ れているの が特徴 である. α. 8. 1は比較的ゆったりした気持ちの時に出力される. 7. こ と が多 いの で, 運動 後 半 はリ ラ ッ クス した状態. にあったと考えられる. 運動後にその出力がゆっ. 園 βI ,皿 β2 圏 β3. 3. くり低下しているが, 30分経過後も安静時より大. 2. き い こと が示さ れて いる. ま た, α2, α3 につ い て は α1 ほ どの変化 はみ ら れてい ない が, 運動. 安静時 運動中1 運動中2 運動後1 運動後2運勤後3. 中に低下した出現が運動後回復している. α3の. 図7 優勢脳波指数 (β波帯). (5 0).
(6) . 」快適 な 運動 による 感 情 と脳 波 の変 化. 209. 方 が その 回 復に時 間が か か っ ている よう である. このよう に運動 後 の 回復 時 に, α波帯 の 中でも α1 とそ れ. 1 )は規則的な筋収縮を伴う運動の実施によっ て α波が減少す ihara et 副1 以 外 に違 い が出 て き て いる. Ni sh ることを報告しており, 運動の質の違いがα波の出現に関係するものと思われる. β波帯の変化の特徴は, 運動中に低下していたβ1が運動終了後に増加していることである. 運動後は安 静時のレベルを超えて増加している. β波帯は緊張状態の時によく出現されることから運動中抑制されてい たβ波の出現が運動後に増幅したと考えられる. しかしながら, 比較的周波数の高いβ 2, β3の出力は運 動後2まで安静時のレベルより抑制されていたので, 強度の緊張感を示したとは考えられない. 4) 運動による感情と脳波の関連性. α2 α3. 安静時. 図8. 運勘後1. 運動後2. 安静時. 図9. 快感情と α波. 感情尺 度と 出現脳 波と の 関連 性を 検討する ため, 各. 運動後1. 運動後2 ・ 運動後3. リラックス感と α波. 感情 尺 度得 点 と優 勢脳 波の 出現 様相 の比 較 を行 っ た.. 指数 4 5 、. 図8 に示さ れる とお り, 快感情 は安 静 時より 運動 後 に. 4 o. 9. 3 5. 鰹 琵 6と。リラックス感. 3 0. 3. 大き な得 点 を示 してお り, α1 の 出現 様相 にっ い て は 同 様 に運動 後 に増加 して いる. そ の 後 はほ ぼ快感 情 の 得 点 と 同 じよ う な 推 移 を 示 して い る. こ の 傾 向 は 永 )の 一 定の作 業 後 に α波 が増 加 する こ と を見 い だ し 田9 た研 究 を支持 する も の である. 安静 時と 運動 後の 関連 Spearmanの 順 位 相 関 性 を 明確 にす る た め 相 関係 数 (. 2 5. リラックス感 1 2. 安静時. . , 0 運勘後i 運勘後2 運動後3. 図10 リラックス感とり波. ) 係数)を求めた. α1と快感情の相関係数( r=0 .700 は中程 度 レベ ル であ っ た が, 有 意 で はなか っ た. リ ラッ クス 感 につ い ても α1 と同 じよう な パ タ ー ンで推 移. しているようなので (図9) , α1との相関を求めたが有意ではなかった. 次に, 運動後に減少傾向のみら れた α2 につ い てリ ラ ッ クス 感 との相 関係 数 ( ) を求 め た と ころ, 有意 な負 の相 関とな っ た. ま た, r=‐0‐900 有 意と はな らなか っ た が, α2 と快感情 の相 関係 数も負 の値 をと っ てい たこと から, 運動後の α1 増加 は α. 2の減少をもたらすと推測できる. 安静状態と比較し, 運動後の爽快状態やリラックス 状態にあるときにα 1は増加し, α2は減少する傾向がある. さらに, α1と隣接するβ 2 につ い て, 運動 後 の変 化 をも っ とも よ く 適合さ せ て いる の がリ ラ ッ ク ス 感 であ っ た (図10 ). β 2は運動後に増加しており, リラックス感と同 じよう な傾 向を 持 っ てい た.. 以上のようにβ2, α1, α2 の変化 が運動 後 に 表 れる こ とか ら, 低 い周 波 数帯 である β及 び α波帯 にお ける変化が感情と比較的関連性を有したものと考えられる. 特に α波帯の中で α1はもっとも大きく出現し ており, 安静時と運動後の感情の変化を明確に示すと考えられた.. (51).
(7) . 佐 川 正 人・神 林. 210. 4. 結. 勲・佐々木 利 子. 論. 快適な運動が心理的にどのような変化をもたらすのかを脳波の測定を含めて実験的に検証した.その結果, 運動は感情に影響を与えることが明らかになった. 快適な運動を行うことによっ て快感情, 、リラックス感, そして満足感を増加させ, 気分が高揚することを明らかにした. 運動後, 脳波上にもその変化がみられ, 特 に安静状態でよく出現する α1やβ1の増加を確認することができた. 運動後の感情変化と脳波への変化の 関連性については統計上の有意性をもっ て確認することはできなかっ たが, α2の出力低下と α1及 びβ2 の出力増加が感情変化と深い関連性を有することを示した.. 5. 参 考 文 献 9 ) 心拍数の度数分布からみた主観的強度, 日本体育学会第4 2回大会号A, 2 7 1) 荒木 武, 鈴木邦雄 ( 1 9 1 1 . V GF u dG i L E E V組 i 位 d i T 誼 l i N 1 9 9 6 l が a r tA t t t 2) HontanL G a n o ( ) n o n o 欲 r e u e n c a o u r n a n e s e n o n n AI粗e e s g q y g .lnt .J . ., ,. , ‐ l コ n Psycho ofspo ogy . ,27 ,6878. 3) 橋本 4) 橋本 5) 橋本 6) 橋本. 公雄ら ( 1995 ) 快適自己ペース 走による 感情の変化と運動 強度, 健康 科学, 17 , 131‐140. 「 づ 公雄ら ( 9 9 運動 による心理的 快 1 4 ) 」 の生理的裏 けと運動処方への応用 の検討, 体力研究, 85 , 146‐54. 公雄ら ( ) 一過性 の運動による感情の変化と体力 との関係, 健康科 学, 14 i992 , 1-7. 公雄ら ( ) 運動の爽快感とその規定要因( 1 ) 1992 , 健康科学, 14 , 9-17.. 2 ) 公雄ら ( 1991 ) 運動 によるス トレス低 減効果に関する研究( , 健康科 学, 13 , 1‐7. i ingand Af i l ter Cyc 1996 se ‐ t 8) Kubitz,K.A.and Mot es Dur e Ergometer E×erc )EEG PowerSpectr副 Densit .Re ,A.A.( 7) 橋本. l i ter 7( 1 96 seandsport6 or Exerc ) search Quar ‐ yf , ,91. fspor i 8 70 ) 聴性 誘発脳 電図, Japanes 9) 永田 最 ( 1991 t ) ences eJ ssc ‐ ‐o . ,10( ,561. 7回大会号,2 4 1 1 9 9 6 )持久的トレーニングにより増進した体力が快適運動に及ぼす影響, 日本体育学会第4 1 0 )中島 葉子ら( . ) Nishihara,Y,etal 11 1995 }Changesin PowerSpectraIAnalysisofBEG‐A1pha Bands During a sustained,Voluntary ,( 2 i i l Contrachonto Faロー犯e } seandsport o oきw,1( sPhys . ,Exerc ,3943. 12 ) 丹羽. 勘昭 ( ) 優 勢前額皮上電位 α2 波 バイ オフィ ー ドバ ッ ク トレーニ ングによる 注意集中の増強の検討, 日本体育 1996. 学会第47回大会号, 224.. 9 ) 意識の集中時における優勢脳波測定の方法的検討, 日本体育学会第4 4回大会号, 1 3 1 ) 丹羽 勘昭 ( 1 9 9 3 3 . l i imu t 14 1995 ) 0ga t }Human EEG Responsesto C1assicaIMus cands a ed White Noise:E昼ectsofa MusicaILoudness a .( ,s 90 Componenton Consc i land N【 otorsk辺s ‐ ousness . .779 ,80 ,Perceptua. 2 5 ( ) ) 佐川 正人 ( 9 9 6 ) 運動イメージとの明瞭性と脳波の関係, 北海道教育大学紀要第2部C 1 5 1 ,4 , 1-6. ) 白山 16 17 ) 山本. fspor i 8 正人, 永田 最 ( 1991 ) ス ポーツと脳 電図, JapaneseJ t ) ssc ences .o ‐ ,10( ,52628 勝昭ら ( 1986 ) 運動強度・持続期 間 と気分と の関連 につ いて, 日本体育学会第37回大会号A, 197.. 8 8 ) 身体活動と気分に関する研究( 1 8 1 9 )‐各種スポーツ活動が気分に及ぼす効果-, 福岡大学体育学研究, 1 ) 山本 勝昭ら ( 2 ) 18 ( . , 31‐37. (52).
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