タ イ ム フoレ ッ シ ャ ー が 弁 別 難 易 度 の 異 な る 弁 別 反 応 時 の
P300とLRPに
及 ぼ す 影 響1)
広島大学大学院教育学研究科
白石
舞 衣子 ・宮 谷
真 人
The effects
of time pressure
and discriminability
on
P300 and lateralized
readiness
potential
Maiko SHIRAISHI and Makoto MIYATANI Department of psychology, Graduate School of Education, Hiroshima University, 1-1-1, Kagamiyama
Higashi-Hiroshima 739-8524, Japan
The effects of time pressure (TP) on stimulus evaluation and reaction preparation processes were investigated using P300 and the lateralized readiness potential (LRP). Event-related potentials (ERPs) of participants performing visual and auditory discrimination tasks were recorded. TP was manipulated by using moderate or severe response time limits. TP effects on the P300 and LRP latency were compared between two levels of discriminability, which was manipulated by stimulus intensity. Results indicated that P300 latency was reduced by severe TP only when discrimination was difficult. LRP latency was affected by TP regardless of stimulus intensity. These results suggest that the durations of both stimulus evaluation process and reaction preparation process were reduced by TP. (Japanese Journal of Physiological Psychology and Psychophysiology, 23(3) : 227-236, 2005.)
Key words: time pressure, P300, lateralized readiness potential
2005.4.ll受 稿,2005.12.27受 理
【要 約 】 本 研 究 で は タ イ ム プ レ ッ シ ャ ー(以 下TP)が 刺 激 評 価 過 程 や 反 応 準 備 過 程 に 及 ぼ す 影 響 に つ い て, P300とLRPを 指 標 と し て 検 討 し た.視 覚 お よ び 聴 覚 刺 激 を 用 い た 弁 別 課 題 を 遂 行 中 の 参 加 者 か らERPを 記 録 し た.TPは 反 応 に 許 さ れ る 制 限 時 間 の 長 さ で 操 作 し,P300とLRPの 潜 時 に 及 ぼ すTPの 効 果 を 弁 別 の 難 易 度 が 異 な る2つ の 条 件 間 で 比 較 し た.弁 別 の 難 易 度 は 刺 激 強 度 に よ っ て 操 作 し た.P300の 潜 時 は 弁 別 が 困 難 な 条 件 で の み,TPの 影 響 を 受 け て 短 縮 した.LRPの 潜 時 は 刺 激 強 度 に か か わ らずTPの 影 響 を 受 け た.こ れ らの 結 果 は,刺 激 評 価 過 程 と反 応 準 備 過 程 の 両 方 が,TPに よ っ て 短 縮 さ れ る こ と を 示 唆 す る. 人 間 は,時 間 的 制 約 を 受 け な が ら 何 か 作 業 を し た り,意 思 決 定 した り し な け れ ば な ら な い 時 に タ イ ム プ レ ッ シ ャ ー(以 下TP)を 感 じ る.本 研 究 で は,意 思 決 定 な ど の 活 動 を 行 う 際 の 時 間 的 制 約 の 認 識 と そ れ に 伴 う 焦 り,急 ぎ,慌 て な ど を 総 称 し てTPと 呼 ぶ. TPが 意 思 決 定 な ど の 認 知 過 程 に 影 響 を 及 ぼ す こ と が 報 告 さ れ て い る.例 え ば,Orasanu & Conno11y(1993) はTPに よ り意 思 決 定 者 は 強 い ス ト レ ス を 感 じ,疲 弊 し,注 意 を 欠 き,よ り単 純 な 推 論 方 略 を 用 い て 思 考 す る よ う に な る こ と を 指 摘 した.ま たSharma & McKenna(2001)は,感 情 ス トル ー プ 効 果,す な わ ち 単 語 の 色 を キ ー 押 し で 選 択 す る 課 題 の 反 応 時 間 が 中 性 語 に 比 べ て 感 情 語 に 対 し て 遅 延 す る 効 果 が,TP に よ っ て 増 大 す る こ と を 報 告 して い る.災 害 時 で の 行 動 選 択 や 遅 刻 し そ う な 時 の 車 の 運 転 の よ う に,判 断 に ス ピ ー ドが 求 め られ る よ う な 状 況 で は,通 常 で は 起 こ り に く い エ ラ ー が 生 じ る こ と が あ る.こ の よ う な 状 況 下 で は,エ ラ ー が 致 命 的 に な る 可 能 性 が 高 い と さ れ る.TP下 の 認 知 活 動 は,多 く の 専 門 的 職 業 に お い て は 慢 性 的 な 状 態 で あ る と考 え られ て お り (Edland & SvensOn,1993),TPが 認 知 活 動 に 及 ぼ す 影 響 の 詳 細 に つ い て 検 討 す る 必 要 が あ る と考 え られ る. 人 間 の 意 思 決 定 を 支 え る 情 報 処 理 過 程 に は,刺 激 入 力 か ら運 動 反 応 出 力 ま で の 情 報 処 理 の 流 れ が あ る と さ れ,認 知(刺 激 評 価)系 と 反 応(運 動 出 力)系 に 大 別 さ れ る.TPは ス ト レ ッサ ー と し て こ の 情 報 処 理 過 程 に影 響 を 及 ぼ す と考 え られ て い る(Wickens & Hollands,1999)が,ど の よ う な 状 況 で,ど の 過 程 に, ど の よ う に影 響 を 与 え る の か に つ い て は 十 分 に 検 討 さ れ て い な い.認 知 系 と 反 応 系 へ の 影 響 を 区 別 して 検 討 す る こ と に よ っ て,TPの 影 響 の 機 序 を 理 解 で き, TPの よ う な ス トレ ッサ ー に よ る ヒ ュ ー マ ン ・エ ラ ー の 原 因 と な る 情 報 処 理 過 程 を解 明 で き る と考 え られ る. 認 知 系 の 過 程 と 反 応 系 の 過 程 へ のTPの 影 響 を 区 別 し て 評 価 す る た め の 有 効 な 手 段 と し て,事 象 関 連 電 位(event-related potentials:ERP)が 挙 げ ら れ る. P300は 認 知 系 の 刺 激 評 価 過 程 を 反 映 し,反 応 出 力 と 独 立 し て い る と考 え られ て い る(Kutas, McCarthy, & Donchin,1977).ま た,偏 側 性 準 備 電 位(lateralized readiness potential:LRP)は,反 応 系 の 過 程 で あ る 運 動 の 活 性 化 開 始(反 応 準 備)を 反 映 し て い る と 考 え
られ て い る(Coles,1989).
Falkenstein, Hohnsbein, & Hoormann(1994b)は, 簡 単 な 弁 別 反 応 課 題 で の 刺 激 評 価 時 間 に 及 ぼ すTPの 効 果 に つ い て,P300を 指 標 と し て 検 討 し て い る. 彼 ら は 単 純 反 応 課 題 で み られ るP300や 選 択 反 応 課 題 で み ら れ る 二 峰 性 のP300の1番 目 の コ ン ポ ー ネ ン トをP-SR(刺 激 評 価 を 反 映)と し,選 択 反 応 課 題 で の み み ら れ る 二 峰 性 のP300の2番 目 の コ ン ポ ー ネ ン トをP-CR(刺 激-反 応 の マ ッ ピ ン グ を 反 映)と 区 別 し てTPの 影 響 を 調 べ た.P-CRは 直 接 観 察 す る こ と が で き な い 場 合 が あ る た め,選 択 反 応 課 題 の 波 形 か ら 単 純 反 応 課 題 の 波 形 を 引 い た 差 波 形 に よ っ て 推 測 さ れ る.そ の 結 果,TPに よ っ てP-SR潜 時 は 変 化 し な い が,P-CR潜 時 は 短 縮 し た た め,刺 激 と 反 応 を マ ッ ピ ン グ す る 過 程 はTPに よ っ て 加 速 す る と 考 え ら れ て い る.ま た,VanderLubbe,Ja忌kOwski, Wauschkuhn, & Verleger(2001)は,刺 激 一 反 応 マ ッピ
ン グ が 複 雑 な サ イ モ ン 課 題 で のTPの 効 果 に つ い て, 反 応 準 備 過 程 を 反 映 す るLRPを 指 標 と し て 検 討 し て い る.刺 激 に 同 期 し たLRPは 運 動 の 活 性 化 開 始 前 の 過 程 を 反 映 し,反 応 に 同 期 し たLRPは 運 動 の 活 性 化 開 始 後 の 過 程 を 反 映 す る と さ れ て い る (Osman & Moore,1993).そ の 結 果,反 応 に 同 期 し た LRP潜 時 が 短 縮 し,TPに よ っ て 反 応 準 備 か ら反 応 実 行 ま で に か か る 時 間 が 短 縮 す る と報 告 し て い る.
こ れ ら の 研 究 か ら,現 在 の と こ ろ,TPが 反 応 準 備 過 程 に 影 響 を 及 ぼ す こ と が 明 ら か と な っ て い る. 一 方,TPが 刺 激 評 価 過 程 に 影 響 す る と い う 報 告 は
な い.し か し,本 当 にTPは 刺 激 評 価 過 程 に 影 響 を 及 ぼ さ な い の だ ろ う か.Maule&Edland(1997)に よ る と,TP下 の 意 思 決 定 で は,情 報 処 理 の 速 度 や テ ン ポ を 上 げ る,よ り選 択 的 に 処 理 す る,優 先 さ せ る 情 報 処 理 を 変 え る,意 思 決 定 ル ー ル を 変 更 す る,と い っ た 適 応 方 略 が 変 化 す る と 考 え ら れ て お り,状 況 に よ っ て はTPが 刺 激 評 価 過 程 に も 影 響 し う る と 推 測 さ れ る.Falkensteinetal.(1994b)は 刺 激 評 価 の 易 し い 刺 激 を 用 い て お り,刺 激 評 価 に 時 間 を 費 や さ な くて も よ い課 題 で あ っ た た め に,TPの 影 響 が 小 さ く, 刺 激 評 価 過 程 に はTPの 影 響 が み られ な い と い う 結 果 が 生 じ た 可 能 性 が あ る.TPが 刺 激 評 価 過 程 に 全 く影 響 を 及 ぼ さ な い の か,状 況 に よ っ て は 影 響 す る の か を 確 認 す る た め に,よ り刺 激 評 価 が 困 難 な 事 態 で の 検 討 が 必 要 で あ る と考 え られ る. そ こ で 本 研 究 で は,刺 激 強 度 を 低 下 さ せ る こ と に よ っ て 知 覚 的 符 号 化 を 難 し く し た 条 件 を 含 む 弁 別 課 題 を 用 い て,TPが 反 応 選 択 の 下 位 過 程 で あ る 刺 激 評 価 過 程 に ど の よ う に 影 響 を 及 ぼ す の か に つ い て P300を 指 標 と し て 検 討 し た.ま た,す で に 報 告 さ れ て い る 反 応 準 備 過 程 に 及 ぼ すTPの 効 果 が,刺 激 評 価 の 難 易 度 に よ っ て 影 響 を 受 け る か ど う か に つ い て 調 べ た. 方 法 参 加 者 視 力(矯 正 視 力 を 含 む),聴 力 の 正 常 な 右 手 利 き 成 人12名(男 性5名,21-33歳)が 実 験 に 参 加 し た.そ の 内,全 条 件 で20回 以 上 の 加 算 回 数 が 得 られ た9名 の デ ー タ を 分 析 対 象 と した. 刺 激 モ ダ リ テ ィ と評 価 の 難 易 度,文 字 の 種 類 を 組 み 合 わ せ た8種 類 の 刺 激 を 用 い た.視 覚 刺 激(0.2 ×0.5Oの"Pと`」",観 察 距 離75cm)は26.3cd/m2 (易 刺 激)お よ び45cd/m2(難 刺 激)の 灰 色 の 文 字 で あ り,背 景2.2cd/m2の 液 晶 モ ニ タ ー に 呈 示 し た.聴 覚 刺 激 と して,75dBSPL(易 刺 激)お よび55dBSPL(難 刺 激)の デ ジ タ ル 音 声("F"と"Jう 馬)を参 加 者 前 方 の ス ピ ー カ ー か ら 呈 示 し た.こ れ ら の 刺 激 の 強 さ は, Verleger,Neukater,Kompf, & Vieregge(1991)とSugg & Polich(1995)に 近 似 し た 値 に 設 定 し た.8種 類 の 刺 激 を ラ ン ダ ム な 順 序 で200試 行(25×8刺 激)連 続 して 呈 示 した.刺 激 の 呈 示 時 問 は 視 覚 刺 激 が300ms, 聴 覚 刺 激 が290msで あ っ た.刺 激 間 間 隔(0nset一 onset間 隔)は,lO50-2550msの 範 囲 で ラ ン ダ ム と し た. 課 題 単 純 反 応 課 題 と,TPの 異 な る2つ の 選 択 反 応 課 題 を 実 施 し た.参 加 者 は 単 純 反 応 課 題 で は8種 類 の 刺 激 す べ て に対 し,右 の キ ー を 押 して 反 応 し た. 選 択 反 応 課 題 で は 視 覚 お よ び 聴 覚 刺 激 の"F"に 対 し て 左 の キ ー,"J"に 対 して 右 の キ ー を 押 して 反 応 した. 制 限 時 間 を 単 純 反 応 課 題 と 高TP選 択 反 応 課 題 で は 400ms,中TP選 択 反 応 課 題 で は550msと し,そ の 時 間 内 に 反 応 す る よ う 参 加 者 に 教 示 した.制 限 時 間 内 に 反 応 で き な か っ た 時 に は フ ィー ドバ ッ ク 音 で 知 らせ た. 手 続 き 各 課 題 を4ブ ロ ッ クず つ(lブ ロ ッ ク200 試 行)実 施 し た.課 題 の 実 施 順 序 は 参 加 者 間 で カ ウ ン タ ー バ ラ ン ス し た.同 一 課 題 の4ブ ロ ッ ク は 連 続 し て 実 施 し た.各 課 題 終 了 後 に 主 観 的TP感 を 測 定 す る た め に 日 本 語 版NASA-TLX(芳 賀 ・水 上, 1996)を 実 施 し た. 脳 波 の 記 録 と分 析 銀 ・塩 化 銀 電 極 を用 い,Fz,Cz, C3,C4,Pz,Ozか ら脳 波 を,左 眼 窩 上 下 か ら垂 直 眼 電 図 を 導 出 した.左 右 耳 朶 に も 電 極 を 置 き,電 位 を 記 録 し た.電 極 間 抵 抗 は,5kΩ 以 下 で あ っ た. 脳 波 と 眼 電 図 は デ ジ タ ル 脳 波 計EEG-llOO(日 本 光 電)を 用 い て 増 幅 し た.こ の 脳 波 計 で は,記 録 時 の 基 準 電 極 はC3とC4の 平 均 電 位,帯 域 通 過 周 波 数 は 0.016-300Hzと な る.サ ン プ リ ン グ 周 波 数 は 1000Hzで あ っ た. オ フ ラ イ ン処 理 で 両 耳 朶 の 平 均 を 基 準 と す る 電 位 を 計 算 し,さ らに0.08-30Hzの デ ジ タ ル フ ィル タ ー に よ っ て 処 理 した デ ー タ を 分 析 した.分 析 区 間 は 刺 激 呈 示 前lOOmsか ら呈 示 後800msの 問 と し,刺 激 呈 示 前 区 間 を ベ ー ス ラ イ ン と して 各 試 行 に お け る 振 幅 を 算 出 し た.誤 反 応,制 限 時 間 よ り も 反 応 時 間 が 長 い 試 行,い ず れ か の チ ャ ン ネ ル で100μV以 上 の 振 幅 を 記 録 した 試 行 を 除 き,刺 激(視 覚 ・易,視 覚 ・ 難,聴 覚 ・易,聴 覚 ・難)と 課 題(単 純 反 応,高TP, 中TP)を 組 み 合 わ せ た12条 件 別 に 加 算 平 均 し た. 各 条 件 の 加 算 回 数 が20回 に 満 た な か っ た 参 加 者 の デ ー タ は 関 連 す る 分 析 か ら 除 外 し,9名 の デ ー タ を 分 析 対 象 と し た.さ ら に,各 条 件 に お い て 選 択 反 応 課 題 か ら単 純 反 応 課 題 の 波 形 を 引 い た 差 波 形 を 算 出 した.ま た,C3お よ びC4の 波 形 か ら,反 応 に 同 期
し たLRPを 算 出 し た.分 析 区 間 は 反 応 前300 msか ら 反 応 後200msと し,ベ ー ス ラ イ ン は 刺 激 呈 示 前 区 間l00msと し た. 結 果 主 観 的 側 面 課 題 に お け るTP操 作 の 妥 当 性 を 確 認 す る た め に,高TP条 件 お よ び 中TP条 件 のNASA -TLXの 下 位 項 目(知 的 ・知 覚 的 要 求 ,身 体 的 要 求, TP,作 業 成 績,努 力,フ ラ ス ト レ ー シ ョ ン)の 得 点 (0-100点)に つ い て,下 位 項 目 ご と にt検 定 を 行 っ た.そ の 結 果,TPの 項 目 に お い て,中TP条 件 よ り も高TP条 件 で 得 点 が 有 意 に 高 か っ た(t(8)=3.09、 p<.05). 行 動 測 度 各 条 件 の 平 均 反 応 時 間 お よ び 制 限 時 間 を 超 え た 試 行 の 割 合 をTable1に 示 す.単 純 反 応 課 題 に お け る 反 応 時 間 に つ い て,モ ダ リ テ ィ(聴 覚, 視 覚)× 刺 激 強 度(易 刺 激,難 刺 激)の2要 因 分 散 分 析 を 行 っ た と こ ろ,モ ダ リ テ ィ の 主 効 果(P(1,8) = 123.63,p<.0001),刺 激 強 度 の 主 効 果(F(1,8) = 410.3,p<.0001),モ ダ リ テ ィ ×刺 激 強 度 の 交 互 作 用 (F(1,8)=33.06,p<.001)が 有 意 で あ っ た.反 応 時 間 は 聴 覚 刺 激 よ り も視 覚 刺 激 に 対 し て,易 刺 激 よ り も 難 刺 激 に 対 し て 長 か っ た.ま た,難 刺 激 に 対 す る 反 応 時 間 の 遅 延 は 視 覚 条 件 よ り も 聴 覚 条 件 で 大 き か っ た. 選 択 反 応 課 題 に お け る反 応 時 間 に つ い て,TP(高TP, 中TP)× モ ダ リ テ ィ × 刺 激 強 度 の3要 因 分 散 分 析 を 行 っ た と こ ろ,TPの 主 効 果(P(1,8)=250.99, p< .0001),モ ダ リ テ ィ の 主 効 果(F(l,8)=51.72, p< .0001),刺 激 強 度 の 主 効 果(P(1,8)=301.65,p<.0001), TP× 刺 激 強 度 の 交 互 作 用(P(1,8)=34.18,p<.001) が 有 意 で あ っ た.高TP条 件 よ り も 中TP条 件 で,聴 覚 刺 激 よ り も 視 覚 刺 激 に 対 し て,刺 激 強 度 が 大 き く 弁 別 が 易 し い 条 件 よ り も 難 し い 条 件 で,反 応 時 間 が 長 か っ た.TPに よ る 反 応 時 間 の 短 縮(TP効 果)は, 弁 別 が 易 し い 条 件 よ り も 難 し い 条 件 で 大 き か っ た. 反 応 時 間 に み ら れ るTP効 果 が,制 限 時 間(高TP 条 件:400ms,中TP条 件:550ms)を 設 定 し,そ れ 以 上 時 間 が か か っ た 試 行 を 分 析 か ら 除 外 し た た め に 生 じ た も の で あ る か ど う か を 検 討 す る た め,制 限 時 間 を 超 過 し た 試 行 も 合 わ せ て 同 様 の3要 因 分 散 分 析 を 行 っ た と こ ろ,制 限 時 間 超 の 試 行 を 含 ま な い 分 析 と ほ ぼ 同 様 の 結 果 が 得 ら れ た.す な わ ち,TPの 主 効 果(P(1,8)=59.12,p<.0001),モ ダ リ テ ィ の 主 効 果(P(1,8)=42.92,p<.001),刺 激 強 度 の 主 効 果(F (1,8)=470.62,p<。0001),TP× モ ダ リ テ ィ の 交 互 作 用(F(1,8)=8.32,p<.05),TP× 刺 激 強 度 の 交 互 作 用(P(1,8)=9.63,p<.05)が 有 意 で あ っ た.制 限 時 間 内 の 反 応 時 間 の 分 析 で は 得 ら れ な か っ たTP× モ ダ リ テ ィ の 交 互 作 用 に 関 し て 下 位 検 定 を 行 っ た 結 果, TP効 果 は 視 覚 条 件 よ り も 聴 覚 条 件 で 大 き か っ た . 選 択 反 応 課 題 に お け る 各 条 件 の 正 答 率(制 限 時 間
Table 1. Mean reaction times, accuracies, P300 latencies , P300 amplitudes, P-CR latencies, LRP latencies and proportion of trials over time limits for each stimulus in each task with standard deviations in parentheses
内 の 反 応 数 に 対 す る 正 答 の 割 合)をTable1に 示 す, TP× モ ダ リテ ィ × 刺 激 強 度 の3要 因 分 散 分 析 を 行 っ た と こ ろ,TPの 主 効 果(F(1,8)=43.55,p<.0001), モ ダ リ テ ィ の 主 効 果(F(1,8)=10.63,p<.05),刺 激 強 度 の 主 効 果(F(1,8)ニ23.06,p<.001)が 有 意 で あ っ た.中TP条 件 よ り も 高TP条 件 で,聴 覚 条 件 よ り も 視 覚 条 件 で,刺 激 強 度 が 大 き く弁 別 が 易 し い 条 件 よ り も 難 し い 条 件 で,正 答 率 が 低 か っ た.な お,単 純 反 応 課 題 の 正 答 率(制 限 時 間 内 の 反 応)に つ い て は,聴 覚 ・易 刺 激 に 対 す る 正 答 率 が 非 常 に 高 く,条 件 問 でSDの 大 き さ が 大 き く 異 な っ て い た の で,統 計 的 検 定 は 行 わ な か っ た.モ ダ リテ ィ と刺 激 強 度 の 効 果 の 現 れ 方 は,選 択 反 応 課 題 と 同 様 で あ っ た. ERP Figure 1に,異 な る 課 題 で 得 られ た3波 形 (Pz)を 重 ね 書 き し て,刺 激 条 件 別 に 示 し た.全 部 位 お よ び 全 条 件 に お い て,刺 激 後300-500ms付 近 で 最 大 振 幅 を 示 す 陽 性 電 位 が 出 現 し た.こ の 陽 性 電 位 はPzで 優 勢 で あ り,出 現 潜 時 や 頭 皮 上 分 布 か ら P300で あ る と考 え られ る. P300が 最 も 顕 著 に 出 現 し たPz波 形 に つ い て,刺 激 後300-600ms区 間 で 最 大 の 陽 性 電 位 を 示 し た 点 をP300頂 点 と し,そ の 潜 時 と 振 幅 を 条 件 別 に 測 定 し た(Table1).単 純 反 応 課 題 に お け るP300潜 時 に つ い て モ ダ リ テ ィ ×刺 激 強 度 の2要 因 分 散 分 析 を 行 っ た と こ ろ,モ ダ リ テ ィ の 主 効 果(F(1,8)=9.18, p<.05)と 刺 激 強 度 の 主 効 果(F(1,8)=64.97,p< .0001)が 有 意 で あ っ た.聴 覚 刺 激 よ り も 視 覚 刺 激 に 対 す るP300潜 時 が 長 く,易 刺 激 よ り も 難 刺 激 に 対 す るP300潜 時 が 長 か っ た.P300振 幅 に つ い て 同 様 の 分 析 を 行 っ た 結 果 モ ダ リ テ ィ の 主 効 果(F(l,8) =35 .24,p<.001)の み が 有 意 で,視 覚 刺 激 に 対 す る P300が 聴 覚 刺 激 に 対 す るP300よ り高 振 幅 で あ っ た. 選 択 反 応 課 題 に お け るP300潜 時 に つ い てTP× モ ダ リテ ィ × 刺 激 強 度 の3要 因 分 散 分 析 を 行 っ た と こ ろ,TPの 主 効 果(F(1,8)=62.15,p<.0001),モ ダ リ テ ィ の 主 効 果(F(1,8)ニ7.24,p<.05),刺 激 強 度 の 主 効 果(F(1,8)=88。20,p<.0001).TP× 刺 激 強 度 の 交 互 作 用(F(l,8)=34.51,p<.001)が 有 意 で あ っ た. 聴 覚 刺 激 よ り も視 覚 刺 激 に 対 し て,弁 別 が 易 し い 条 件 よ り も 難 しい 条 件 で,P300潜 時 が 長 か っ た.ま た, 弁 別 が 難 し い 条 件 で の み,高TP条 件 よ り も 中TP条 件 でP300潜 時 が 長 か っ た.な お,P300潜 時 に つ い て は,制 限 時 間 を 超 え た 試 行 を 含 め た 分 析 は 行 わ な か っ た.本 実 験 で は 制 限 時 間 を 超 え た 時 点 で フ ィ ー ドバ ッ ク 音 を 呈 示 し て お り,P300の 出 現 時 間 帯 に フ ィ ー ドバ ッ ク 音 に よ るERPが 重 複 し て 惹 起 さ れ
Figure 1. Grand average of ERPs at Pz plotted with overlapping waveforms for the simple reaction, severe TP, and moderate TP conditions. Waveforms for the easy stimuli and difficult stimuli are shown at the top and bottom, and waveforms for auditory stimuli and visual stimuli are shown at left and right.
Figure 2.•@ Grand average of the waveshapes for the difference between the ERPs of choice and simple reactions at Pz plotted with overlapping waveforms for the severe TP and moderate TP conditions. Waveforms for the easy stimuli and difficult stimuli are shown at the top and bottom
, and waveforms for auditory stimuli and visual stimuli are shown at left and right .
Figure 3.•@ Grand average of the response locked LRPs plotted with overlapping waveforms for the severe TP and moderate TP conditions. Waveforms for the easy stimuli and difficult stimuli are shown at the top and bottom, and waveforms for auditory stimuli and visual stimuli are shown at left and right.
る た め,適 切 な 分 析 が 行 え な い た め で あ る. P300振 幅 に つ い て 同 様 の 分 析 を 行 っ た と こ ろ, TPの 主 効 果(F(l,8)=9.70,p<.05),モ ダ リ テ ィ の 主 効 果(F(且,8)=54.01,ρ<.0001),モ ダ リ テ ィ × 刺 激 強 度 の 交 互 作 用(F(1,8)=6.98,p<.05)が 有 意 で あ っ た.中TP条 件 よ り も高TP条 件 で,聴 覚 条 件 よ り も 視 覚 条 件 で,P300振 幅 が 大 き か っ た.モ ダ リ テ ィ に よ るP300振 幅 の 差 は,刺 激 強 度 が 大 き く 弁 別 が 易 し い 条 件 よ り も 難 し い 条 件 で 大 き か っ た. 高TP選 択 反 応 課 題 お よ び 中TP選 択 反 応 課 題 か ら 単 純 反 応 課 題 を 引 い た 差 波 形(Pz)を 重 ね 書 き し て, 刺 激 別 にFigure2示 す.Falkensteineta1.(1994b)に な ら っ て,刺 激 後300-700ms区 間 で 最 大 の 陽 性 電 位 を 示 した 点 をP-CR頂 点 と し,そ の 潜 時 を 条 件 別 に測 定 した(Table1).P-CR潜 時 に つ い てTP× モ ダ リ テ ィ ×刺 激 強 度 の3要 因 分 散 分 析 を 行 っ た と こ ろ,TPの 主 効 果(F(1,8)=8.85,p<.05),モ ダ リ テ ィ の 主 効 果(F(1,8)=8.90,p<.05),刺 激 強 度 の 主 効 果(F(1,8)=5l.72,p<.0001)が 有 意 で あ っ た.高TP 条 件 よ り も 中TP条 件 で,聴 覚 刺 激 よ り も視 覚 刺 激 に 対 し て,弁 別 が 易 し い 条 件 よ り も 難 し い 条 件 で, P-CR潜 時 が 長 か っ た. 反 応 に 同 期 し て 算 出 し た 選 択 反 応 課 題 時 のLRP の 総 加 算 平 均 波 形 を 刺 激 別 にFigure3に 示 す.陰 性 電 位 の 最 大 振 幅 の1/2に 達 し た 最 初 の 時 点 を 反 応 同 期LRP潜 時 と し,条 件 別 に 測 定 し た.TP× モ ダ リ テ ィ ×刺 激 強 度 の3要 因 分 散 分 析 を 行 っ た と こ ろ, TPの 主 効 果(F(1,8)=14.32,p<.01)と 刺 激 強 度 の 主 効 果(F(1,8)=8.63,p<.05)が 有 意 で あ っ た.中TP 条 件 よ り も 高TP条 件 で,弁 別 が 難 し い 条 件 よ り も 易 し い 条 件 で,反 応 同 期LRP潜 時 と キ ー 押 し 反 応 と の 時 間 問 隔 が 短 か っ た. 考 察 本 研 究 は,刺 激 評 価 の 難 易 度 に よ っ て,TPが P300に 及 ぼ す 影 響 が 異 な る か ど う か を 調 べ る 目 的 で 行 っ た.参 加 者 が 実 際 にTPを 感 じ て い た か を 確 認 し た と こ ろ,NASA-TLXに よ る 主 観 的 測 定 に お い て,TPの 項 目 得 点 の み が 中TP条 件 よ り も 高 TP条 件 で 高 く な っ て い た.こ の こ と か ら,参 加 者 は 中TP条 件 よ り も 高TP条 件 で よ り強 くTPを 感 じ て お り,TPの 操 作 は 妥 当 で あ っ た と い え る. 単 純 反 応 課 題 に お い て も選 択 反 応 課 題 に お い て も, 刺 激 強 度 が 大 き い 刺 激 よ り も 小 さ い 刺 激 に 対 し て 反 応 時 間 とP300潜 時 が 長 く な っ て い る.聴 覚 刺 激 に つ い て は,Sugg & PO1ich(1995)の,視 覚 刺 激 に つ い て は,Verleger et al.(199Dの 刺 激 強 度 の 低 下 に よ っ て 知 覚 的 符 号 化 が 難 し く な り,P300潜 時 が 増 加 す る と い う 報 告 と一 致 して い る.さ ら に 視 覚 刺 激 の ほ う が 聴 覚 刺 激 よ り も 反 応 時 問 が 長 い と い う Falkenstein et al.(1994b)と 同 様 の モ ダ リ テ ィ効 果 が 認 め られ て い る.こ れ らの こ と か ら,実 験 で 用 い た 刺 激 と そ の 強 度 の 操 作 は,従 来 の 研 究 結 果 と 本 実 験 の 結 果 を 比 較 す る 上 で 適 切 で あ っ た と考 え ら れ る. 選 択 反 応 課 題 に お い て,Falkenstein et a1.(lgg4b) と 同 様 に,TPの 増 加 に 伴 っ て 反 応 時 間 が 短 くな っ た. こ のTP効 果 は,制 限 時 間 を 超 過 し た 試 行 を 含 め た 分 析 で も み られ た こ と か ら,制 限 時 間 の 操 作 の 結 果 と し て,分 析 した 試 行 に 反 応 時 間 の 短 い 試 行 が 多 く 含 ま れ て い た か ら 生 じ た 擬 似 的 な 効 果 で は な く, TPの 増 大 に よ り,参 加 者 が 意 図 的 に 速 く 反 応 し よ う と し た 結 果 で あ る と考 え られ る. P300潜 時 に 関 し て は,反 応 時 間 と 異 な り, Falkenstein et a1.(1994b)と 本 実 験 の 結 果 は 一 致 し て い な い.本 実 験 の 易 条 件 に お い て は,彼 ら の 結 果 (P-SR)と 同 様,P300潜 時 はTPの 影 響 を 受 け な か っ た.し か し,難 条 件 で は,TPに よ るP300潜 時 の 短 縮 が 観 察 され た.Falkenstein et al.(1994b)は,P300 を 構 成 す る2つ の 下 位 成 分 を 区 別 し,刺 激 評 価 を 反 映 す るP-SRはTPの 影 響 を 受 け ず,反 応 選 択 過 程 を 反 映 す るP-CRがTPに よ っ て 短 縮 す る と 主 張 し て い る.そ れ に 対 し,本 実 験 の 知 覚 的 符 号 化 が 難 し い 条 件 に お い て はTPに よ っ てP300潜 時 が 短 縮 し た. Falkenstein et al.(1994b)の 主 張 が 正 し く,し か も 本 実 験 で 観 察 さ れ たP300がP-CRに 相 当 す る も の で あ れ ば,そ の 潜 時 の 短 縮 が 刺 激 評 価 過 程 へ のTPの 影 響 を 反 映 す る と結 論 す る こ と は で き な い.し か し, 本 実 験 のP300は,Falkenstein et al.(1994b)の い うP-CRで あ る と は 考 え に く い.そ の 理 由 の 第lは, P300潜 時 お よ びP-CR潜 時,LRP潜 時 に 及 ぼ すTP の 影 響 の 違 い で あ る.本 実 験 で もFalkensteinetal. (1994b)と 同 様 の 方 法 で 同 定 し たP-CR潜 時 は,TP の 増 加 に 伴 っ て 短 縮 し た.P-CR潜 時 に 関 す るTP× 刺 激 強 度 の 交 互 作 用 は 得 ら れ ず,P-CR潜 時 に 対 す
るTP効 果 は 刺 激 強 度 に よ っ て 変 化 し な か っ た. LRP潜 時 に つ いて もP-CR潜 時 と同 様 で あ っ た .-・ 方, 反 応 時 間 お よ びP300潜 時 に 対 す るTP効 果 は 刺 激 強 度 に よ っ て 変 化 し た.こ の よ う に,P300潜 時 とP-CRお よ びLRP潜 時 に 対 す るTPの 影 響 の 仕 方 は 同 じ で な く,本 研 究 に お け るP300とFalkensteinetal. (1994b)のP-CRが 同 じ 過 程 を 反 映 して い る と は 考 え に く い. 理 由 の第2は,P300振 幅 に及 ぼ すTPの 影 響 で あ る. Falkenstein et al.(1994b)で は,中TP条 件 よ り も 高TP 条 件 でP300振 幅 が 大 き くな っ て お り,こ の 効 果 は, P-SRとP-CRの2つ の コ ン ポ ー ネ ン トの 重 複 が 中 TPよ り も 高TPで 大 き い た め に 生 じ た と考 え られ て い る.P-CRと 同 等 の コ ン ポ ー ネ ン トで あ るP4に つ い て 検 討 し たChristensen,Ivk0vich,& Drake(2001)で は,P4は 正 確 性 を 強 調 し た 教 示 下 で,刺 激 の 示 す サ イ ド と反 応 す る 手 の サ イ ドが 異 な る 条 件 下,す な わ ち 反 応 時 間 が 遅 い 試 行 で の みP4が 観 察 さ れ て お り, TPの 増 大 に よ るP-SRとP-CRの 重 複 を 示 唆 す る 結 果 で あ る と い え る.本 実 験 で も,中TP条 件 よ り も 高TP条 件 でP300振 幅 が 大 き い と い う 結 果 は 再 現 さ れ た.も し も こ れ がP-SRとP-CRの 重 複 に よ っ て も た ら さ れ た も の で あ れ ば,P300振 幅 上 のTP効 果 は, 刺 激 評 価 が 難 し い 条 件 で 大 き い は ず で あ る.な ぜ な ら ば,反 応 時 間 の 分 析 で,TPに よ る 反 応 時 間 の 短 縮 は,評 価 が 易 し い 条 件 よ り も 難 し い 条 件 で 大 き か っ た(TP× 刺 激 強 度 の 交 互 作 用)か ら で あ る. Table1を 見 る と,視 覚 刺 激 に 対 す るP300振 幅 で は , 易 条 件(13.4-129=05μV)に 比 べ て 難 条 件 で(14.7-13.0=1.7μV)TP効 果 が 大 き い が,聴 覚 条 件(易 条 件:L5μV,難 条 件:0.2μV)で は,そ の 逆 の 結 果 と な っ て い る.ま た,統 計 的 に もP300振 幅 に 関 し てTP× 刺 激 強 度 の 有 意 な 交 互 作 用 は 得 られ て い な い.し た が っ て,TPに よ るP300潜 時 の 変 化 を , P-CRの み の 潜 時 変 化 で 説 明 す る の は 適 切 で な い と 考 え られ る. 本 実 験 のP300変 化 をP-CRの 変 化 で あ る と考 え に く い 理 由 の 第3は,TPがRTに 及 ぼ す 効 果 とP300 潜 時 に 及 ぼ す 効 果 の 大 き さ の 比 で あ る.Verleger (1997)は,独 立 変 数 の 操 作 に よ るRTの 変 化 量 に 対 す るP300潜 時 の 変 化 量 の 比(P300/RT比)を 指 標 と し て,RTを 変 化 さ せ る 変 数 に 対 す るP300潜 時 の 感 度 を 比 較 し た.そ の 結 果,P300潜 時 が 刺 激 評 価 過 程 を 反 映 す る と 仮 定(例 え ば,Kutasetal.,1977) し た 場 合 は,刺 激 評 価 過 程 へ の 影 響 が 想 定 さ れ る 独 立 変 数(刺 激 の 劣 化 な ど)に 対 す るP300/RT比 は, フ ラ ン カ ー 課 題 な ど反 応 過 程 へ の 影 響 が 強 い 課 題 で 得 られ るP300/RT比 よ り も 大 き く な る は ず で あ る と 考 え た.し か し,実 際 の 研 究 報 告 に 基 づ い て 計 算 さ れ たP300/RT比 は 必 ず し も そ の よ う に な らな い こ と か ら,P300潜 時 が 刺 激 評 価 過 程 を 反 映 す る と い う 仮 定 の 妥 当 性 を 否 定 し て い る.Ver1eger(1997)は, P300潜 時 の 変 化 を も た らす 要 因 と し て ,刺 激 同 定 過 程 と 刺 激 同 定 後 の 過 程 を 挙 げ て い る.そ し て,前 者 が 変 化 し た 場 合 に はP300/RT比 は 大 き い(67% 以 上)が,前 者 が 変 化 せ ず に 後 者 の み が 変 化 し た 場 合 に は,P300/RT比 は 中 程 度(33-67%)以 下 に な り, 反 応 時 間 が 長 く な る ほ ど そ の 比 は 小 さ くな る と い う モ デ ル を 提 案 し て い る.Table1か らTP効 果 に 関 す るP300/RT比 を 計 算 す る と,視 覚 ・易 条 件 で は33.8% ([424」-40l.7】/[396.1-329.8]),視 覚 ・難 条 件 で は 74.0%([505.9-441.41/[442.9-355.71)と な る.つ ま り, 反 応 時 間 が 長 い 条 件 で 大 き なP300/RT比 が 得 ら れ た こ と に な り,Verleger(1997)の モ デ ル に よ っ て 説 明 で き な い.し た が っ て,本 実 験 のTPに よ るP300潜 時 の 変 化 が 刺 激 同 定 後 の 過 程 を 反 映 す る と 考 え る 根 拠 は 薄 い と い え る. こ れ ら を 総 合 的 に 考 慮 す る と,本 実 験 で 観 察 さ れ たTPに よ るP300潜 時 の 短 縮 は,刺 激 評 価 過 程 の 短 縮 を 反 映 す る と考 え られ る.つ ま り,従 来 は,TP に よ っ て 刺 激 評 価 過 程 は 影 響 さ れ な い と考 え られ て き た が,本 実 験 の よ う に 知 覚 的 符 号 化 が 困 難 で 刺 激 評 価 が 難 し い 状 況 で は,TPに よ っ てP300潜1時 が 短 縮 し,TPの 影 響 が 刺 激 評 価 過 程 に も 及 ぶ と い う 新 し い 知 見 が 得 ら れ た と い え る.Falkensteinetal. (1994b)で は,知 覚 的 符 号 化 が 容 易 な 条 件 設 定 で あ っ た た め,こ の よ う なTP効 果 が 現 れ な か っ た と 考 え られ る.課 題 遂 行 に 最 も 関 連 し た 処 理 過 程 に 対 す る 課 題 要 求 が 増 す と,TPの 影 響 が 顕 著 に 現 れ る 可 能 性 が 示 唆 さ れ る. TPの 増 大 に よ る 刺 激 評 価 過 程 の 短 縮 の 原 因 と し て は,刺 激 の 処 理 速 度 そ の も の の 増 加 と,刺 激 評 価 が 十 分 に 行 わ れ る 前 に 途 中 で 反 応 が 行 わ れ た 可 倉旨1生 と の2つ が 考 え られ る.Tab1elを 見 る と ,TPの 増
加 に 伴 い,速 度 一 正 確 性 の ト レ ー ド ・オ フ が 生 じ て い る.す な わ ち,反 応 時 間 が 短 く な る と 同 時 に,正 答 率 も 低 下 し た.こ の トレ ー ド ・オ フ は,刺 激 強 度 に 関 し て は 認 め ら れ ず,TP効 果 に 固 有 の も の で あ る と考 え られ る.選 択 反 応 課 題 を 行 う際 の 情 報 処 理 過 程 に つ い て は,刺 激 評 価 過 程 と反 応 準 備 過 程 は 直 列 的 で は な く,並 列 的 で あ る と さ れ る(松 岡,1997). 本 実 験 で は,刺 激 の 処 理 速 度 を 推 測 で き な い た め, 処 理 速 度 の 増 加 の 有 無 に 関 し て 結 論 づ け る こ と は で き な い が,も う1つ の 可 能 性 で あ る 刺 激 評 価 途 中 で の 反 応 は 生 じ て い た と 考 え られ る.高TP下 で は 十 分 な 時 間 が な い た め に,刺 激 評 価 が 十 分 に 行 わ れ な い ま ま 反 応 選 択 が 行 わ れ た 結 果,正 答 率 が 低 下 し た と考 え る こ とが で き る. な お,Fa1kenstein et al.(1994b)の よ う にP300をP-SRお よ びP-CRの 下 位 コ ン ポ ー ネ ン トに 分 解 す る こ と に つ い て は,以 下 の よ う な 問 題 が あ る と 考 え られ る.ま ず,参 加 者 別 の 波 形 に つ い て も,総 加 算 平 均 波 形 に つ い て も,二 峰 性 のP300が 直 接 観 察 で き な い 場 合 が 多 く,P-SRとP-CRを 完 全 に 区 別 し て 同 定 す る こ と が 困 難 で あ る 点 が 挙 げ られ る.次 に,選 択 反 応 課 題 のEPP波 形 か ら単 純 反 応 課 題 のERP波 形 を 引 き 算 し,P-CRを 推 定 す る 方 法 に 関 し て,選 択 反 応 と 単 純 反 応 で は 課 題 の 質 が 明 らか に 異 な り,そ れ ら を 引 き 算 し て 得 ら れ た 波 形 が 何 を 反 映 す る の か は 不 明 で あ る.さ ら に,P-SRやP-CRが 反 映 す る 心 理 過 程 に つ い て も 疑 問 が あ る.Fa1kenstein et al.(1994b)はP-SRは 刺 激 評 価(同 定)を 反 映 し,P-CRは 認 知 的 な 反 応 選 択(特 定 の 刺 激 に 対 し て,特 定 の 反 応 を 割 り 当 て る)を 反 映 し て い る と 主 張 し て い る.ま た,RTよ り もP-CR潜 時 が 長 い こ と か ら, P-CRは 反 応 選 択 自 体 で は な く,反 応 選 択 の 終 了 あ る い は 選 択 反 応 後 の 正 確 性 の チ ェ ッ ク(の 終 了)と 関 連 し て い る か も し れ な い と も 述 べ て い る (Falkenstein,Hohnsbein,& H0ormann,1994a).そ れ に 対 し,P300/P-CRは 反 応 選 択 で は な く,刺 激 の 分 類 を 反 映 して い る(Dien,Spence靱&DOnchin.2004)と い う 主 張 も あ り,P300を 構 成 す る 成 分 や そ れ ぞ れ が 反 映 す る 心 理 過 程 に つ い て は 議 論 も多 く,さ ら に 検 討 が 必 要 で あ る. 反 応 同 期LRP潜 時 の 結 果 か ら,反 応 準 備 開 始 か ら 反 応 実 行 ま で に か か る 時 間 は,中TP条 件 よ り も 高TP条 件 で 短 く な っ て い た こ と が 推 測 で き,本 実 験 で もVander Lubbe et al.(2001)と 同 様,TPの 増 加 に 伴 っ て 反 応 準 備 過 程 が 短 縮 して い た こ と が 示 唆 さ れ た.ま た,反 応 準 備 開 始 か ら反 応 実 行 ま で に か か る 時 間 は,刺 激 強 度 が 大 き く弁 別 が 易 し い 条 件 よ り も 難 し い 条 件 で 長 く な っ て い た こ と か ら,知 覚 的 符 号 化 の 困 難 性 に よ る 遅 延 の 影 響 が 反 応 準 備 過 程 に も 及 ん で い る と 考 え られ る.一 方,Mi11er,Ulrich,& Rinkenauer(1999)は,刺 激 強 度 は 知 覚 過 程 後 の 反 応 準 備 過 程 を 反 映 す る 反 応 同 期LRPに は 影 響 し な い と報 告 して お り,本 実 験 の 結 果 と は 異 な る.LRPを 指 標 と して,速 度 一 正 確 性 の ト レ ー ド ・オ フ が 生 じ る 過 程 を 探 索 し たRinkenauer,Osman,U1rich,MUI1er-Gethmann,& Mattes(2004)に よ れ ば,ト レー ド ・オ フ は 知 覚 符 号 化 段 階 す な わ ち,刺 激 評 価 過 程 で 生 じ て い る だ け な く,反 応 準 備 過 程 で も 生 じ て お り,参 加 者 は ス ピ ー ドス ト レ ス(本 研 究 で のTP)に 適 応 す る た め に,推 測 に よ っ て 反 応 す る,情 報 を 蓄 積 し 反 応 を 実 行 す る た め の 決 定 基 準 を コ ン ト ロー ル す る, 選 択 し た 反 応 の 再 チ ェ ッ ク を ス キ ッ プ も し く は 縮 小 す る な ど,い く つ か の 方 略 を 用 い て い る と考 え られ て い る.本 実 験 とRinkenauer et al.(2004)の 参 加 者 が 主 観 的 に 感 じ るTPが 異 な っ て い た と す れ ば,課 題 遂 行 の た め に 用 い られ る 方 略 も 異 な っ て い た 可 能 性 が 高 い.本 実 験 の よ う に 選 択 反 応 が 困 難 な 事 態 下 で は,参 加 者 は 複 数 の 方 略 を 用 い てTPに 適 応 し よ う と し た た め,刺 激 評 価 過 程 に お い て も 反 応 準 備 過 程 に お い て もTPの 影 響 が み られ た と推 測 さ れ る. 本 実 験 は,知 覚 的 符 号 化 の 困 難 さ に よ り刺 激 評 価 が 難 し い 事 態 下 で は,TPが 刺 激 評 価 過 程 に 影 響 を 及 ぼ し,刺 激 評 価 に か か る 時 間 が 短 縮 す る こ と を 示 す こ と が で き た.TPが 情 報 処 理 過 程 に 及 ぼ す 影 響 は, 課 題 の 難 易 度 な ど の 状 況 に よ っ て 異 な る こ と が 示 さ れ た と 言 え る.ス ト レ ッ サ ー と し て のTPが 認 知 的 行 動 を 支 え る 過 程 に 及 ぼ す 影 響 に つ い て,系 統 的 に 検 討 し て い く必 要 が あ る と考 え られ る.さ ら に,本 研 究 で み られ た 処 理 の 困 難 性 とTPの 影 響 の 関 連 性 が, 刺 激 評 価 過 程 以 外 の 処 理 過 程 に つ い て も あ て は ま る の か ど う か を 検 討 す る こ と は,TPの 影 響 の メ カ ニ ズ ム を 知 る.ヒで 重 要 で あ る と考 え られ る.
引 用文 献
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