注意制御の個人差がワーキングメモリに及ぼす影響
Effect of individual attentional control on working memory
研究代表者

京都大学大学院文学研究科教授

苧阪直行

Kyoto University, Graduate school of Letters, Prof. Naoyuki, OSAKA

共同研究者

京都大学大学院医学研究科・教授

福山秀直

Kyoto University, Human Brain Research Center, Prof. Hidenao FUKUYAMA

大阪外国語大学外国語学部・教授

苧阪満里子

Osaka University of Foreign Studies, Faculty of Foreign Studies, Prof. Mariko OSAKA

千里金蘭大学人間社会学部

講師

小森三恵

Senri Kinran University, Faculty of Human Society, Lecturer, Mie KOMORI

ミュンヘン大学・教授

Ingo Rentschler

University of Munich, Institute of Medical Psychology, Professor, Ingo RENTSCHLER

和文アブストラクト
われわれの日常生活において、高次な認知や行為のプランは注意によって制御されたワーキングメモリのはたらきによって効率的に営まれている。言語のワーキングメモリにはその記憶容量に厳しい制約があることや大きな個人差があることが知られている。本研究では、まず言語ワーキングメモリの記憶容量の測定法を確立した。つぎに、この測定法を用いて個人ごとのワーキングメモリ容量を測定した後、ワーキングメモリ容量の大きいグループと小さいグループに分け、機能的磁気共鳴画像法（fMRI）を用いて認知神経科学的な側面から、前頭葉におけるワーキングメモリ制御機構を検討した。その結果、注意制御の中央実行系の神経機構として前部帯状回(ACC)と左半球背外側前頭前野(DLPFC)のネットワークを想定し、このネットワークのはたらきがワーキングメモリの注意制御の個人差とかかわることを明らかにした。
Abstract
Higher cognitive and behavioral plans are efficiently controlled by working memory function in
everyday life. Verbal working memory has been known to have limited-capacity and large individual
differences as well. We firstly, established the critical measuring method, called reading span test(RST) to evaluate the individual working memory capacity. Secondly, we investigated on theexecutive function, from the standpoint of cognitive neuroscience, in the prefrontal cortex for both
high- and low-working memory capacity groups using functional magnetic resonance imaging (fMRI).
Results showed that neural network connecting anterior cingulate cortex (ACC) and left dorsolateralprefrontal cortex (DLPFC) has a critical role in controlling individual’s attentional control.

-1-２．研究経過１．研究目的ワーキングメモリ（working memory:作動記

2.1 ワーキングメモリ測定法の確立

憶）は、現在進行形のアクティブな短期性のこの制御システムの容量測定のため、日記憶であり行為とプランの遂行のために使

本語版の読みのワーキングメモリテスト

われるが、その中核をなすのが注意資源の適(reading span test:RST)やオペレーションス

切な割り振りを実行する注意の制御システ

パンテスト(OST)の開発と改善をおこない、ム(executive system)である。このシステムは

fMRI 実験でも実施可能とした。RST や OST

厳しい容量制約をもち、脳の前頭葉機能と深が比較的単純な手続きで実施可能となった

くかかわっていることが最近の研究で明らことで、病院や高齢者でも用いることがでかになってきた。しかし、制御システムの脳きる。また RST の聴覚版であり、fMRI でも内メカニズムはいまだよくわかっていない。

使える聴覚 RST（Listening Span Test：LST）

ワーキングメモリのはたらきは、暗算に例も開発した。既存の記憶検査（たとえば数えると桁上がりの情報があれば、その情報を字スパンテストや前頭葉障害の診断に用い「活性化状態」に「保持」しながら、次々とられる WCST など）との相関もあることが暗算の計算を「処理」してゆく、「保持」とわかった。数年にわたり蓄積してきたデー「処理」の同時的はたらきになぞらえること

タを整理比較し、さらにサンプルを増し標ができる。処理と保持にはトレードオフ関係準化にもってゆくことがワーキングメモリがある。つまり、両者は一定の注意容量またの研究の進展と、RST（OST）利用者さらにはワーキングメモリ容量を競合的に奪い合障害をもつ児童生徒や患者さんの利益になうのである。

ると考えている。今後、RST および LST 関本研究の目的はワーキングメモリの制御

連データの蓄積を年齢、健常者、患者別にシステムの働きをとくにその個人の脳内メ再整理し標準化を行いたい。とくに、今後カニズムを通して探ることである。制御シス

高齢者向けのものを鋭意開発してゆく予定

テムは教育、福祉や医療とも密接にかかわっである。ている。教育における学習や創発的思考には機能的脳画像（fＭＲＩ）による制御機ワーキングメモリが深くかかわり、福祉では2.2

高齢者のボケなどワーキングメモリの障害構の解析とかかわっているが、その改善もワーキング

図１にはワーキングメモリ課題下で行っメモリの脳内機構の解明なしでは進展しなた脳画像を示す。（上は RST、下は OST をい。注意やワーキングメモリは複数の認知や用いた結果である）。赤や黄色の領域はいず行為を統合する役割も担っているため、処理れも脳の活性化状態を示す。いずれのワーすべき負荷が増加した場合、注意のオーバー

キングメモリ課題でも注意の制御システムフローが生じ、その結果がミス、事故や思考に は 前 頭 前 野 (PFC) の と く に 背 外 側 領 域の混乱を誘発する原因の一つとなることは(DLPFC)と前部帯状回(ACC)がかかわるこ

意外に知られていない。とが判明した。つまり、ACC-PFC の神経ネットワークが協調してワーキングメモリ課題の注意制御をおこなっていることがわかった。
-2-2.5

応用研究への展開

この係数の評価を個人ごとに評価できれば、ワーキングメモリのオーバーフローの一因となる情報処理の過負荷に対する個人ごとの適応度が推定できると考えられる。
教育面では創造的思考の育成や高齢者福祉ではボケや行為のし忘れなどの防止改善に大いに役立つと考えられる。高齢者のワーキングメモリの劣化によるボケについては、その改善法を現在継続的に研究中であるが、成果の公表までにはまだ２年ほどかかりそうである。さらに、交通安全など注意制御とかかわる問題では、注意の一時的機能不全によるミスが個人レベルでどの程度起こり得るかについての予測と評価ができそうである。
３．研究成果図１

3.1 個人差評価のためのワーキングメモリ
2.3

測定法の有効性

注意制御を担う脳内ネットワーク

図が示すように、このネットワークは高個人ごとのワーキングメモリ容量測定法

い ワ ー キ ン グ メ モ リ 容 量 の 人 (high spanの確立は、さまざまな注意の有効配分の効subject-group) の 方 が 低 い 人 (low spasn率を推定するため今までになかった方法とsubject-group)より ACC の活動が高まる傾向してさまざまな領域で活用されるものと期が見られた。したがって、注意制御一般は待される。とくに今回の研究で、この測定

ACC-DLPFC の脳内ネットワークの協調的法を用いて前頭前野の ACC-DLPFC ネット活性化によって担われるが、その個人差はワークが発見されたことは大きな成果であ

とくに ACC の活性化で説明できることがわると考えている。

かった。

3.2 個人差を考慮した注意制御の前頭葉ネットワーク

2.4

前頭前野における ACC-DLPFC ネットワ

実行系機能の個人差の検討

詳細な活性化信号強度の脳全体の画像解ークの構造方程式モデリング解析は、ネッ

析を行い、さらに構造方程式モデリング解

トワーク間のパス係数の重みによって個人析によるネットワーク間のパス解析を行っ差がモデルとして定量的に表現できることたところ、個人差がネットワーク間のを明らかにした。このネットワークがさま

functional connectivity の重み係数で表現でき

ざ ま な ワ ー キ ン グ メ モ リ 課 題 やることを見出し、個人差が係数の大きさのattention-demanding 課題でどのように作動す差として表現できることが初めて分かった。

るかを検討することにより注意の制御シス-3-テムの脳内機構が明らかになってゆくもの

shifting. Neuroimage, 23, 670-679.と期待される。
3.

Komdo, H., Morishita, M., Osaka,N.,Osaka, M., Fukuyama, H., & Shibasaki, H.

４．今後の課題と発展
今後の課題は、この結果をさらに社会還Functional roles of the cingulo-frontal network

元するため、とくに認知的な不注意の生じinperformanceon

る脳内機構を個人差をもとに研究すること

Neuroimage, 21, 2-14.

workingmemory.

が最も重要であると考えられる。つねに、情報の過負荷の状態にある高度情報化社会
では前頭葉のもっとも重要な機能であるワーキングメモリのはたらきやその効率的利用が急速に衰退に向かっている。とくに、携帯電話の高機能化による外部記憶の利用

4.

Osaka, M., Osaka, N., Kondo, H., Morishita,M., Fukuyama, H., Aso, T.,& Shibasaki, H.
2003. The neural basis of individual differencesin working memory capacity: an fMRI study.
Neuroimage, 18, 789-797.の進展が皮肉にもワーキングメモリの退化を生みつつあることは残念である。努力して容量制約のあるワーキングメモリを磨き、自ら育成してゆく訓練が廃れることによる損失は大きい。さらに人為的なミスの頻発は情報化社会の大きな落とし穴となってゆ5. Osaka, N. & Osaka, M., Striatal reward areas
activated by implicit laughter induced by mimicwords in humans: a functional magneticresonanceimagingstudy,

NeuroReport,

Vol.16(15), 1621-1624.

く可能性もあろう。教育の現場におけるパソコンの利用なども、それによって不使用になるワーキングメモリの機能劣化につながることも多く、創造的思考にも影響を及ぼしている可能性がある。注意の制御シス
テムの脳内機構の解明を通してワーキングメモリの研究が進むことを期待している。
５．発表論文リスト
1.

Osaka, N. & Osaka, M., Kondo, H.,

Morishita, M., Fukuyama, H.,& Shibasaki, H.
2004. The neural basis of executice function in
working memory: An fMRI study based onindividualdifferences.

Neuroimage,

21,623-631.
2.

Kondo, H., Osaka, N.,& Osaka, M. 2004.

Cooperation of the anterior cingulate cortex anddorsolateral prefrontal cortex for attention-4-6. Hirose, N., Kihara, K., Tsubomi, H., Mima, T.,
Ueki,Y.,

Fukuyama,H.

&Osaka,N.,

Involvement of V5/MT+ in object substitution
masking: evidence from repetitive transcranial
magnetic stimulation, NeuroReport, Vol.16(15),491-494.