「海―自然と文化」東海大学紀要海洋学部 第５巻第２号 47‑54頁（2007）
Journal of The School of Marine Science and Technology, Tokai University, Vol.5, No.2, pp.47‑54, 2007

運動が計算課題遂行に及ぼす影響と脳機能計測法によるメカニズムの検討
大森 肇 ・澤入正通 ・窪田辰政 ・村上 繁

Influence of exercise on performance of calculation task andstudy of mechanism by brain function measurement
Hajime OHMORI, Masamichi SAWAIRI, Tatsumasa KUBOTA and Shigeru M URAKAMI
Abstract
Those results cannot necessarily be consistent though a lot of relations between physical activity and mental
activity have been studied. In this text,we paid attention to the calculation task as a representative cognitive task,
and reviewed the previous studies about the effects of physical exercise on the performance of calculation task andthe clarification of those mechanisms by the method of brain function measurement.
These contents were as follows.
１. The effects of physical exercise on the performance of calculation task
1）The relationship between exercise intensity and calculation result2）The relationship between exercise duration and calculation result3）The relationship between fitness level and calculation result
２. The effects of exercise‑induced brain awakening on mental activity
1）Reverse‑U hypothesis2）Excitation level of cerebrum
３. The neuron activity and brain hemodynamics with exercise and calculation task
1）Brain hemodynamics to the neuron activity with calculation task2）Brain hemodynamics to the neuron activity with exercise
In the multipoint measurement simultaneously to a wide area including the prefrontal region by using optical
topography (NIRS topography system),the development of a further study about the influence of physical exercise
on a higher‑order control of the brain and its mechanism is expected in the future.

１つは，精神機能への関与である．精神機能には，認知，はじめに記憶，思考，言語，感情などさまざまな機能が含まれている．

大脳皮質の領域の１つに前頭連合野がある．前頭連合野

運動すると気分がリフレッシュされ爽快感を感じるといとは前頭葉から運動関連領野を除いた残りの部分であり，ったポジティブな効果を持つことや，運動し過ぎると逆にヒトではこの部分が他の動物より絶対的に大きい．大脳皮

疲労を感じるといったネガティブな効果を持つことを我々

質全体の約30％を占めるこの前頭連合野の代表的な機能のは経験的に知っている．このことは身体活動と精神活動の2007年９月21日受理＊1 筑波大学大学院人間総合科学研究科（Graduate School of Comprehensive Human Sciences, University of Tsukuba)＊2 静岡県磐田市立豊田中学校（Toyoda Junior High School, Iwata, Shizuoka)＊3 静岡産業大学経営学部（Faculty of M anagement, Shizuoka Sangyo University)＊4 東海大学海洋学部（School of Marine Science and Technology, Tokai University)
第５巻第２号（2007）

大森肇・澤入正通・窪田辰政・村上間に何らかの因果関係が存在することを示している．このような事から，身体活動と精神活動の関係性が数多く研究されてきたが，被検者，認知課題，運動形態，実験手順な繁

Reilly and Smith（1986）は自転車こぎ運動の０，25，･
40，55，70，85％ VO max の運動強度と運動時に行ったど が 異 な っ て お り，そ れ ら の 結 果 も さ ま ざ ま で あ る

計算課題成績の間に逆Ｕ字の関係があり，その至適強度は･44％ VO max であると指摘している．松田ら（1973）の（Tomporowski and Ellis, 1986）．

研究では用いている運動形態が仰臥位の自転車エルゴメー

本稿では代表的な認知課題の１つとして計算課題に着目

タであり，しかも手で上体を支える事もしていない．実した．身体運動が計算課題遂行にどのように影響するかに際，データからすると身体能力が最大限まで引き出されて関するこれまでの知見をまとめ，脳機能計測法によるメカ

いないことが考えられ，それゆえ疲労困憊後にも解答速度

ニズムの検討について概観した．

が速まった可能性も考えられる．

1. 身体運動が計算課題遂行に及ぼす影響（2）運動継続時間と計算成績
Szabo and Gauvin(1992)は20人の男子学生に 40％ maximal

メタ分析によって180編の研究結果を統計的にまとめた

reserve heart rate で15分間自転車こぎ運動を行わせた後，引き続き 60％ maximal reserve heart rate で10分間運動

Kavale and Mattson（1983）は，知覚運動トレーニング
は，学力，認知，あるいは知覚運動のパフォーマンスを改を行わせた．計25分間の運動中および運動後の計算成績に善するための効果的な手段ではないとしている．一方，有意な変化は認められず，促進効果がなかったとしていEtnier et al.（1997）が近年やはりメタ分析によって134編の論文について検討した結果，運動が認知に対して小さる．また，一過性運動と認知機能に関する27編の論文を運なポジティブ効果を持つことを示唆している．このようにand Ellis (1986）は，10分間以下の短時間運動は計算成績に影響せず，10分間以上の運動後には計算成績が低下する

メタ分析の結果にも不一致が認められているが，Etnier

動の時間と強度で分類してレビューした Tomporowski

et al.（1997）の報告は Kavale and M attson（1983）の結果を結論とすることに異議を唱えたものであると言えよとしている．権藤（2002）は10分間のジョギングと30分間

う．Kramer et al.（1999）は 60〜75歳の座業者をウォーを減少させたと考えている．

のジョギングでは後者の方が疲労感をもたらし，計算効率

キング（有酸素運動）とストレッチと重量上げ（無酸素運

一方で柏原ら（1999a，1999b）は，運動前後での計算

動）の２群に分けてトレーニングを行った．その結果，計効率の変化は運動継続時間と運動強度の両方の影響を受

画立案や段取り，自制，作業記憶といった高次の制御を司

け，５分間の運動では10分間の運動より強い負荷強度が必る前頭前野や前頭野の機能を反映する課題成績がウォーキ要であると指摘している．

ング群で改善された．このことは身体活動が前頭前野や前頭野領域の機能の老化をくいとめる可能性を新たに示しており，身体活動と精神活動の関係を追究する今後の研究の（3）体力レベルと運動時の計算成績
Gutin and DiGennaro（1968a）は20インチのベンチを方向性を指し示すものであると考えられる．

用いた踏み台昇降運動を約８週間トレーニングした23人の精神活動を評価する課題には多くの種類が存在するが，被検者とトレーニングしていない32人の被検者を安静群，

本稿で主に取り上げる計算課題は作業記憶に分類されるも１分間の踏み台昇降運動群，５分間の踏み台昇降運動群にのである．作業記憶とは長期記憶と短期記憶を組み合わせ

ランダムに分け，７分間の試技前後に５分間の単純加算課て作業する時に使われる記憶のことであるが，この場合，題を行わせた．７分間の試技は７分間のマット上での安静計算方法という長期記憶と目の前に提示された数字というと，６分間のマット上での安静に続く１分間の踏み台昇降

短期記憶を組み合わせることを意味する．

運動，２分間の安静に続く５分間の踏み台昇降運動からなる．その結果，トレーニングした被検者では １分間の踏（1）運動強度と計算成績

み台昇降運動群と比較して，５分間の踏み台昇降運動群とGutin and DiGennaro（1968b）は72人の学生を対象に，安静後とトレッドミル上で疲労困憊にいたるまでランニン

安静群で有意に加算速度が速かった．安静群で加算速度がグした後に４分間の加算課題を行わせ，課題を遂行する速状態だった者が７分間の安静条件で影響を受けなかったかさと正確さを比較した．その結果，疲労は課題を遂行するらかもしれないと考察しているが，明確な結論とは言えな

正確さに有意なネガティブ効果を持ち，課題を遂行する速いであろう．しかしながら，５分間の踏み台昇降運動群でさには影響しなかった．一方，松田ら（1973）は仰臥位のはトレーニング群と非トレーニング群で課題を遂行する正自転車エルゴメータを用いた漸増負荷運動の前後で計算課

確さにおいて異なる傾向が認められた．このことは，被検題を遂行する速さがどのように変化するかを調べた．その者の体力レベルが大脳皮質の担う高次機能の効率に影響す

結果，疲労困憊の状態でも課題を遂行する速さがただ安静るかもしれないことを示唆している．

にするよりも有意に高まることを示した．

速まった理由として，最初の課題時から高いレベルの活性

Sjoberg（1980）は24人の心理専攻の男子学生（unfit）
東海大学紀要海洋学部

運動が計算課題遂行に及ぼす影響と脳機能計測法によるメカニズムの検討と24人の体育専攻の男子学生（fit）を対象に最大作業能

覚醒の概念はしばしば動因，緊張，活性といった強度に関力の25，50，75％の自転車エルゴメータを用いた身体運動

連した用語に置き換えられ，これらは生体器官のエネルギを行わせ，その運動中に3桁の数字を用いた複雑な計算課
題（課題１）と記憶課題（課題２）を，運動後に２桁×１

ー代謝の程度に関連している（Duffy，1957）．Hebb（1955)
は皮質シナプスの機能が覚醒システムからの広範囲の賦活

桁の計算課題（課題３）を行わせた．その結果，運動中のによって促進されると仮説を立てた．しかし高覚醒状態で

課題１，２の成績にはグループ間で有意な差は認められは，多量の電位の発射が不適切な促進効果となり，手掛かず，強度間にも有意な差は認められなかった．しかしながり機能のような繊細な調節を妨害すると考えられている．

ら，運動後の課題３の成績において，心理専攻の男子学生と比較して体育専攻の男子学生で有意に高まったことを報また 逆Ｕ字仮説 の支持者である Malmo (1959) も神経心理学的な覚醒の様相は深い眠りからより多量の皮質電告している．

位活動によって示される興奮状態の尺度で表され，網様体

Heckler and Croce（1992）は18人の成人女性を呼吸循
環機能を基に２群に分け，トレッドミル上で20，40分間の賦活系から上行する皮質への電位発射の機能によって端的

70％ 予測最高心拍数レベルのウォーキングあるいはジョ

さらに，情報の受容や処理がどのように認知や運動課題

ギングを行わせ，その直後，５分間後，15分間後に 20問に影響するのかを説明するために，注意過程の理論が使わの課題を解く速度と正確さを調べた．その結果，20分間のれてきている (Tomporowski and ellis,1986)．Easterbrook

運動後には体力レベルに関係なく有意に課題解答速度が速（1959）は覚醒の上昇が選択的なパフォーマンスを限定すくなったが，40分間運動後では体力に優れた女性のみで速るような役割をもつ要因に対する注意を弱めるとしてい度が増す事を示した．また正確さには有意な変化は認めらる．つまり低覚醒状態では知覚範囲が広く，課題を行うのれなかった．

に不必要な手掛かりと必要な手掛かりの両方を認知できるに示されるとしている．

このような体力レベルの影響は，運動のもたらす促進効のでパフォーマンスは低くなる．中程度あるいは至適ポイ

果の差というよりも疲労に対する耐性の差という側面からントに覚醒が達するまでは不必要な手掛かりに対する知覚

考 え た ほ う が 良 い と 思 わ れ る．し か し な が ら，権 藤が選択的に減少することでパフォーマンスが高まるが，至（2002）は日頃運動をしていない被検者を対象にした場合適ポイントを超えて高覚醒状態に至ると必要な手掛かりにの運動による計算成績の促進効果を示した．このような不対する知覚も低下するためにパフォーマンスが低下してし一致は体力レベル以外の要因が関与している事を推察させまう．このモデルは情報を処理する課題に対して，運動課るが，その詳細は現在のところ不明である．

題で逆Ｕ字仮説が成立することと同じ形式のパフォーマン
スが成立することを提案している．また，認知課題を行っ

2. 身体運動による脳の覚醒と精神活動への影響
Shinoda and Yoshida（1987）は，生理的覚醒を見る上で脳波および心拍数が有効な指標であるとしている．運動ている時の注意能力容量は身体覚醒レベルに影響される，という考えを支持する証拠も報告されている（Hasher and．
Zacks, 1979）

はその生体ニーズから必然的に心拍数の上昇をもたらす

逆Ｕ字仮説 に対して Spence and Spence（1966）によって提出されたのが 動因説 である．この理論はパフが，それは運動により覚醒水準の上昇がもたらされるといォーマンス（P）が習慣（H）と動因（D）の掛け算とし

うこともまた意味するのである．運動が計算課題成績の向上をもたらす可能性についてこれまで言及してきたが，そて予想できるとした考え方（P＝H×D）で，技術が十分に習得されていない初期の段階では生理的な覚醒の増大はの生理的背景として脳の覚醒水準の上昇という観点は重要

パフォーマンスを妨げるが，技術が十分に習得された状態であろう．本節では，運動による脳の覚醒と精神活動へのでは生理的な覚醒の増大によってパフォーマンスは直線的影響についてこれまでの知見を概観する．

な関係で促進されるというものである． 逆Ｕ字仮説と動因説 の決定的な違いは，よく習得された課題パフォ（1）逆Ｕ字仮説ーマンスが 逆Ｕ字仮説 では高覚醒状態で低下するのにYerkes and Dodson（1908）はマウスの明暗弁別学習において，失敗した時に与えられる刺激強度と学習速度の間

対し， 動因説 では高まることが予想される点である（Landers，1980）．

に逆 U 字を呈するような関係を見いだした．この関係は覚醒水準の高まりに伴ってパフォーマンスが上昇するが，ある至適水準を越えてさらに覚醒が増すと逆にパフォーマ（2）大脳の興奮水準
Magoun（1982）は脳幹についての研究をまとめ，感覚ンスが低下するという考えに応用され， 逆Ｕ字仮説 と神経路を上行するインパルスが側副枝により脳幹網様体にして理論化されてきている．

入り，ついで大脳皮質の神経細胞の活動を亢進させて覚醒

この覚醒という概念は心理的な動機の解釈の１つとして状態を保つので，脳幹網様体が意識レベルの決定に重要で生まれ，覚醒は特に行動の強度レベルを表している．またあるとした．このような研究は動物を用いて脳幹網様体に

第５巻第２号（2007）

大森肇・澤入正通・窪田辰政・村上繁

直接電極を挿入したり，脳部位の破壊実験によって明らか

頭前野が，これらの一過性運動後により活性化するというになってきたことであり，人に応用することは難しいと考

証拠はほとんど示されていない．

えられる．

脳の機能的な活動に酸素とグルコースが必要なことか

大脳の覚醒を客観的に表す一つの指標として考えられてら，それらを運搬する血流の増加が神経活動と関連するといるのがフリッカー値である（Godefroy et al.,2002）．フ

考えられている（Lassen et al., 1978）．このような脳の血液 動 態 を 特 定 す る 方 法 と し て は，陽 電 子 断 層 撮 像 法

リッカーとは日本語でちらつきを意味し，ある周波数で点滅する光源のちらつきを認識する程度が脳の覚醒水準に依存すると考えられている．Godefroy et al. (2002）によれ
ば，フリッカー値の上昇は覚醒水準の上昇を意味し，下降は中枢疲労に起因する覚醒水準の低下を意味する．

（positron emission computed tomography: PET）や 機
能的核磁気共鳴撮像法（functional magnetic resonanceimaging: fMRI）が存在する（小泉，2000）が，運動時の脳における酸素化および循環動態を把握するためには，非円田（1972）は運動中のフリッカー値の測定のために直侵襲的で測定時の身体動揺にかなりの程度対応できるとい

径 4.8cm の大きさの特別な刺激装置を製作してその光源う理由から近赤外分光法（Near‑infrared spectroscopy:
NIRS）が使用されてきている（Ide et al., 1999; Nielsen

を被験者の目の高さで 3m 前方に置き， トレッドミル上での30分間の歩行運動，30分間の走行運動，60分間の歩行及び走行運動のスピードを変えて， 運動前・中・後のフ．しかしながら，多くの場合 NIRS では単一
et al., 1999）
プローブを用いており，脳における活性部位を総合的に判

リッカー値の変化について上行及び下行値を各２回， 計断することは難しい．この問題に対して多点式プローブを４回測定しその平均値を調べた．その結果，150m/min の採用した光トポグラフィーが開発され（小泉，2000; 山下

速さでの走行運動がフリッカー値を最も上昇させることがら，2000），前頭前野などを含めた広い領域にわたり多点

明らかとなり，それは運動を60分間継続させても変わらなで同時計測することができるようになった．

かった．これ以上の速さではフリッカー値が減少しており，末梢筋群などからの求心性のインパルスが大脳に及ぼす影響は，150m/min 程度を限界として，それ以下の場合
は興奮に，それ以上の場合には抑制に作用すると予想している．

（1）計算時の神経活動に対する脳の血液動態
前頭前野は解剖学的に視床背内側核から線維投射を受けている大脳皮質と定義され，Brodmann の区分でいえば
８，９，10，11，12，13，44，45，46野を含む広大な領域

Godefroy et al.（2002）は６人のトライアスロン選手を対象にフリッカー値の測定を行った．フリッカー値はである（松波と内藤，2000）．前頭前野の機能として，注20〜44Hz の範囲で上昇法と下降法にて運動前，運動後の臨床例から考えられており，計算課題を遂行するのにも

５，20，60分間後，および１日後に計測された．運動はト

この前頭前野が大きく関わっていると考えられる．また計

レッドミルでの最大酸素摂取量の漸増負荷試験を用いた．

算という行為は数字という短期記憶と加算という長期記憶

その結果，上昇と下降の両手法によって計測されたフリッを駆使して遂行されると考えられる．このようなある活動

カー値のすべての平均値には有意な変化は認められなかっや課題の遂行に必要な情報を必要な時間，能動的に保持すたが，上昇法と下降法のフリッカー値の差には有意な変化

るメカニズムは作業記憶，あるいはワーキングメモリーとが認められた．つまり，すべてのフリッカー値を平均してして定義されており，この機能も前頭前野が大きく関与ししまうと運動が引き起こすフリッカー値の変化を説明するていると考えられている（松波と内藤，2000）．

ことはできないが，上昇法と下降法の差は運動が引き起こ

Lassen et al.（1978）は細胞レベルでの代謝に酸素とグルコースが必要なことから，脳の機能的な活動にそれらをす知覚反応の減少を示唆するとしている．

意を集中したり暗算したりする脳の賦活化が Luria (1973)

運搬する血流の増加が関連することを説明した．この発見

3. 身体運動ならびに計算課題遂行時の神経活動と脳の血液動態によって，それまでは脳疾患の臨床報告を中心としなければならなかったヒトの脳研究が，非侵襲的に測定する技法の開発とともに進歩してきた．

権藤（2002）は主観的に「楽である」と感じるジョギン
グを行わせた前後で計算効率がどのように変化するのか検Hoshi and Tamura（1993）は７人の健康な男性を対象に NIRS を用いて視覚刺激，聴覚刺激に加えて計算課題討した結果，10，30分間安静に過ごすよりも，10，30分間

に対する部位特異的なヘモグロビンの酸素化の変化を検出

ジョギングを行った方が有意に計算効率が上昇することをし，脳活動の機能的なマッピングに応用した．その結果，認めた．柏原ら（1997，1999a，1999b）も一過性の自転

テキストを読んでいる時には後頭葉の第一視覚皮質の車こぎ運動の強度や時間などが運動前後に行った５分間の計算効率に影響することを確認している．しかしながら，

Brodmann の17野において oxy Hb と deoxy Hb の増加に伴う total Hb の増加が認められ，計算問題を解き始め

実際の脳内メカニズムについては多くの課題が残されていると前頭葉の前頭連合野である Brodmann の10野と側頭る．計算課題を遂行する部位であろうと考えられている前葉の第一聴覚野である Brodmann の41野における total
東海大学紀要海洋学部

運動が計算課題遂行に及ぼす影響と脳機能計測法によるメカニズムの検討

Hb が増加した．しかし deoxy Hb の変化は10野では減少
したが，41野では増加した．続いて被検者が問題を聞き取化していた．安静と比較して受動的な運動でも同様な部位って30問の計算課題を解く時には，total Hb と oxy Hb

動的な運動で活性化した部位を差し引くと第一次運動皮質の段階的な増加が左側頭葉と両側の前頭葉で起こった．この脚部位と楔前部で有意な活性化が認められ，第一次感覚の結果から，計算をするためには前頭葉だけではなく，問野には有意な差は認められなかった．この第一次運動皮質

題を認識する部位と実際に計算を行う部位が同時に活動しの活性化には随意的な運動のペダル回転数との間に有意なているということが明らかとなった．しかし NIRS は空正の相関があった．また運動のイメージと安静を比較した間分解能が低いので，実際に脳のどの部位の反応なのかは

場合では両側の補足運動野が活性化していた．このような結果からの推測に頼らざるを得ない．計算課題を解いてい反応から第一次運動皮質，補足運動野，小脳を含む高次のる時の側頭葉の反応は，第一聴覚皮質というよりも聴覚連

運動中枢は自転車こぎ運動のようなリズミカルな運動課題

合野を近赤外光が透過していて，問題を解くための言語的の操作と発生に関与することが示唆された．

な想起が起こっていると解釈している．
そ れ に 対 し て，空 間 分 解 能 に 優 れ た PET を 用 い た
Critchley et al.（2000）の報告がある．Critchley et al.
は６人の健康な右利きの男性を対象に，ハンドグリップを用いた困難なアイソメトリック運動と容易なアイソメトリ
ック運動，複雑な計算課題，単純な計算課題という４つの課題を用いて，運動や精神的な努力が引き起こす覚醒状態が活性化していた．随意的な運動で活性化した部位から受またほぼ同じような手順での歩行に特異的な脳の活性化が認められるか調べた研究もある（Miyai et al., 2001）．
歩行では頭部の動きが生じるため PET では測定することができない．しかしながら近年開発された NIRS topographysystem が測定を可能にした．その結果，両側の正中矢状面付近の第一次体性運動野と補足運動野での total Hb との自動調節に共通した心拍数と平均血圧の変化に反応する

oxy Hb の増加が歩行と関係していた．座位姿勢での足部の底屈と背屈では同じ部位が活性化したが，活性化する部

脳部位を特定するために研究を行った．その結果，運動と位が狭くなっており，歩行のイメージでは補足運動野の尾

精神ストレス課題でそれぞれコントロールと比較して心拍側が活性化する．このように行動を形作る神経ネットワー

数と平均血圧は有意に増加し，両課題において有意な血流クの役割が徐々に解明されてきている．

の増加が小脳虫部，脳幹，右前方帯状束で観察された．平

おわりに

均血圧に関係したのは小脳虫部，右前方帯状束，右島の脳血流であり，心拍数と関係したのは橋，小脳，右島の脳血流であった．また心循環の覚醒は前頭前野と側頭葉の中央

これまで身体活動と精神活動の関係性が数多く研究されにおける脳血流の減少と関係していた．このように運動やてきたが，それらの結果は必ずしも一致するものとは言え計算課題はストレスとなって心循環反応を促すが，中枢からの調節がどのような部位で行われるのかも明らかになっない（Tomporowski and Ellis, 1986）．本稿では代表な認知課題の１つとして計算課題に着目して，身体運動が計算てきている．しかし PET では脳血流反応の部位を特定す

課題遂行にどのように影響するかに関するこれまでの知見ることには優れているが，この反応が経時的にどのようなをまとめ，さらに脳機能計測法によるメカニズムの検討に

ネットワークで調節されるのかを研究するのには限界があついて，以下の構成で概観した．

る．
１．身体運動が計算課題遂行に及ぼす影響（2）運動時の神経活動に対する脳の血液動態
運動時の血液動態も研究されてきており，指のタッピン
グ（Obrig et al., 1996），座位エルゴメータ（Christensen
et al., 2000）などの運動課題が多く用いられてきている．
これらの研究はまず第一に Penfield が示した運動野と体性感覚野の体部位再現（Lassen et al., 1978）を脳血流の反応から再現することができるのか確かめることであり，
このことは運動野を含む研究では立証されている（Obrig．
et al., 1996;Christensen et al., 2000）(1）運動強度と計算成績(2）運動継続時間と計算成績(3）体力レベルと運動時の計算成績
２．運動による脳の覚醒と精神活動への影響(1）逆Ｕ字仮説(2）大脳の興奮水準
３．運動ならびに計算課題遂行時の神経活動と脳の血液動態(1）計算時の神経活動に対する血液動態

Christensen et al.（2000）は７人の健康な右利きの若者を対象に座位エルゴメータを用いて，安静と随意的な自(2）運動時の神経活動に対する血液動態

転車こぎ，受動的な自転車こぎ，運動イメージの４つの条

これまで，計算課題を遂行する部位であろうと考えられ

件を用いて運動時の脳活動を PET で観察した．その結ている前頭前野が一過性運動後により活性化するという直果，安静と比較して随意的な運動では両側の第一次感覚皮接的な証拠はほとんど示されてこなかった．筆者らは，1）

質，第一次運動皮質，補足運動野，小脳前部が有意に活性自転車エルゴメータによる運動は加算作業の効率を改善す

第５巻第２号（2007）

大森肇・澤入正通・窪田辰政・村上繁る可能性があり，その至適強度に関しては個人差が大きい

Friedman,D.B.,Friberg,L.,Payne,G.,M itchell,J.H.,and

こと，2）また被検者個人内で見ると，加算作業の効率をSecher, N. H. Effects of axillary blockade on regional
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．今 後 は，光 ト ポ グ ラ フ ィ ー（NIRS topography system）を用いて前頭前野などを含め た 広 い 領 域 に わ た り 多 点 で 同 時 計 測 す る こ と で，
Kramer et al.（1999）の示した脳の高次制御に及ぼす運動の影響とそのメカニズム解明についてのさらなる研究の発展が期待される．

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大森肇・澤入正通・窪田辰政・村上

要

繁

旨

これまで身体活動と精神活動の関係性について数多くの研究がなされてきたが，それらの結果は必ずしも一致するものとは言えない．本稿では代表な認知課題の１つとして計算課題に着目し，身体運動が計算課題遂行に及ぼす影響と脳機能計測法によるメカニズムの解明に関するこれまでの知見をまとめ，以下の構成で概観した．
１．身体運動が計算課題遂行に及ぼす影響
１）運動強度と計算成績
２）運動継続時間と計算成績
３）体力レベルと運動時の計算成績
２．身体運動による脳の覚醒と精神活動への影響
１）逆Ｕ字仮説
２）大脳の興奮水準
３．身体運動ならびに計算課題遂行時の神経活動と脳の血液動態
１）計算時の神経活動に対する脳の血液動態
２）運動時の神経活動に対する脳の血液動態
今後は，光トポグラフィー（NIRS topography system）を用いて前頭前野を含めた広い領域にわたり多点で同時計測することで，脳の高次制御に及ぼす運動の影響とそのメカニズムについてのさらなる研究の発展が期待される．

東海大学紀要海洋学部