心身科学 第２巻第１号（1‒8）（2010）

幾何学的形態に対する視覚誘発電位
──図形の形と空間的方位の効果──
伊

藤

元

雄＊

図形の形と空間的方位がオンセット視覚誘発電位（VEPs）に及ぼす効果を予備的に検討する試み
として，長さが等しい２種の輪郭線の幾何学的図形が下方視野（LVF），上方視野（UVF）のいずれかに提示された．図形は菱形，楕円であり，各々図形はいずれかの視野で縦長（垂直），横長（水平）の配列になるようにセットされた．８名の実験参加者を対象に，一過性 VEP が後頭隆起部（I），それより上方 5，10，15cm（I10, I10, I15cm）から基準導出された．図形条件とブランク（対照）条件との総平均差波形が記録された．LVF では初期陰性波 N1（平均頂点潜時134ms），後期陽性波 P2（232ms），
UVF では初期陽性波Ｐ（128ms）が取得された．LVF，UVF 別に，形（菱形・楕円）× 方位（垂直・水平）の２要因 ANOVA が振幅に対して実施された．主要な結果は次の様であった．振幅に関して，
LVF の N1では菱形が楕円よりも，また垂直が水平よりも統計的に有意に大きかった．UVF のＰでは垂直が水平よりも，さらに LVF の P2では菱形が楕円よりも有意に大きかった．N1 の場合，寄与率は
形が約 53％，方位が約 47％であった．形と空間的方位の要因の効果については，両者がともに大きく影響しており，いずれかの要因のみに起因するものではないと結論づけられる．
キーワード：形の知覚，視覚誘発電位，刺激提示位置，空間的方位

問性が反転したＰ波に三角形＞円形の有意な傾向が見出
さ れ て い る（ 伊 藤，2008）．LVF の 後 期 P2 波（ 約

題

我々は約 20年間，正三角形，円形のような基本的

240ms）の振幅における図形間の差異は N1 波ほど明な幾何学的図形を用いて，形の知覚と一過性パターン
出現視覚誘発電位（transient pattern-onset VEP）の関係

瞭ではないが，総じて正三角形≧円形という傾向が示
さ れ て い る（ 伊 藤，1999a, 1999c, 2001, 2003, 2005a,

に関する心理生理学的研究を継続している（伊藤，
1989, 1993, 1994, 1995, 1996, 1998, 1999a, 1999b, 1999c,

は P2の潜時帯に対応したＮ波の出現は明瞭ではない．

2006, 2008; Ito, 2007b; 伊藤他，2009）．UVF において

2000, 2001, 2003, 2005a, 2005b, 2006, 2008, 2009; Ito,

この規定要因の一つとしては図形の角度性，すなわ

1997, 2007b; 伊 藤・ 古 里・ 菅 田・ 佐 部 利，2009; Ito,

ち円形のような曲線部分ではなく，三角形のような直Kuwabara, Sugata, Suzuki, & Kawai, 1996, 1998; Ito &Sugata, 1995; Ito, Sugata, & Kuwabara, 1997, 1998; Ito,

線部分で構成された２線分間の角度の在り方が想定されている（伊藤，1999a, 2000; 伊藤他，2009）．佐部利・

Sugata, Kuwabara, Wu, & Kojima, 1999）．

伊藤（2002）は，LVF，UVF の事態で縦長から横長

下方視野（lower visual field: LVF）におけるこれまへと段階的に変化させた等輪郭長の長方形を提示し，での実験では，正三角形の初期の N1 波（平均頂点潜時約 140ms）の振幅は円形よりも有意に大きいという方向性（方位）の変化に伴う振る舞いの変化を検討した．その結果，初期 N1 波（平均頂点潜時約137ms），

結果が得られ（伊藤，1999a, 1999c, 2001, 2003, 2005a,

N1 波に潜時帯が対応した初期Ｐ波（約132ms）の振2006, 2008; Ito, 2007b; 伊藤他，2009;），上方視野（uppervisual field: UVF）でも N1波の潜時帯に対応した，極

幅は，縦長から横長になるつれ，ともに漸次有意な減＊愛知学院大学心身科学部心理学科（連絡先）〒 470‒0195 愛知県日進市岩崎町阿良池 12

少を示し，その振る舞いは鋭角から鈍角になるにつれ

E-mail: motoo@dpc.agu.ac.jp

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振幅が減少するという角度性の場合と同様の効果を示

るいは定位という概念として想定され，ともに空間のした．この結果は，空間的方位の要因も重要であるこ

異方性（anisotropy）を上位概念とした下位概念として，とを示唆している．

とりあえずは考えておきたい．

縦縞，横縞などの空間的方位が VEP に及ぼす効果

本研究が進むべき一つの方向としては，角度性と空について，Maffei & Campbell（1970）は，水平，垂直，間的方位の２つの要因が出現 VEP の変化にそれぞれ斜めの正弦波縞パターンを8Hz の頻度で交替提示し，定常性 VEP と網膜電図（ERG）を記録した．縞が垂直，水平のときは VEP の振幅や波形は類似していたが，どのように関わっているかを明らかにすることである．そこで，本実験では菱形，楕円という新しい図形を用いて，LVF，UVF の両事態で初期 N1 波とＰ波，

斜めのときは振幅値が減少し，さらに ERG では差が見られなかったという．Frost & Kaminer（1975）は，それに後期 P2 波の振幅値について，これらの要因が方形波縞パターンを 8Hz の頻度で提示し，反転視覚誘にした．

どの程度関与しているかを予備的に検討してみること

発電位を記録した．水平，垂直の縞パターンは斜めの縞パターンよりも反応が大きく，Maffei & Campbell（1970）の結果を確証するものであった．May, Cullen,
Moskowitz-Cook, & Siegfried（1979） も， 同 様 に 縞 パ

実
目

験

的

ターンの反転 VEP において，垂直縞の方が斜め縞よ線分が同じ長さの菱形，楕円を LVF，UVF に提示りも反応が大きかったことを報告している．Yoshida,
Iwahara, & Naganuma（1975）は，矩形波の縞パター

して，形（菱形，楕円の２水準）と方位（垂直，水平の２水準）がどのような初期 N1 波と初期Ｐ波の振幅，

ン を 水 平， 垂 直， 右 斜 め， 左 斜 め で 提 示 し， 出 現
VEP を記録し，振幅に関しては水平，垂直パターン

する．

それに後期 P2 波の振幅の変化を生じさせるかを検討

が斜めパターンよりも有意に反応が大きく，水平と垂直間，右斜めと左斜め間には差が見られなかったと報方法告している．また，伊藤（2009）は，方位を縦縞と横

実験参加者 心理学専攻者８名（男女各４名，平均縞から成る線分方位と，本実験と同様な図形全体の形

年齢35.1 歳，範囲22‒63 歳）．
刺 激の 提 示 4chs. tachistoscope（竹 井改良 型 ） のを表すパターン方位に区分して，図形の空間的方位が出現 VEP 及ぼす効果を検討しているが，N1振幅に関

1ch. を刺激野（TF），
他の 1ch. を順応野（AF）とし（両しては，線分方位に有意差はなかったが，P2 振幅に

開口部12 16 平方），実験者ベースで両野を切り替え

関しては垂直方位の図形が水平方位の図形よりも大きいというパターン方位の有意な変化を見出している．

る こ と に よ り 刺 激 を 提 示 し た（ 刺 激 提 示 時 間：
100ms，SOA： 約 1‒2s）． 両 眼 観 察 で， 観 察 距 離 はさて，ここでの空間的方位とは，刺激図形全体が空80cm である．TF の平均輝度は約37cd/m2，図形オフ

間的に水平と垂直のどちらの方向に拡がっているかと時には2mm×2 の黒十字形の FP（凝視点）のみをもつ同輝度の白紙の AF を常時提示した．

いう図形の方向性（direction）を強調した概念である．
英訳では spatial orientation，邦文では空間的方位，あ図形条件として，線の長さ12cm，幅 0.5mm の黒輪

Figure 1: Stimulus figures.

─ 2 ─幾何学的形態に対する視覚誘発電位

郭線の菱形（角度65 ，115 ），楕円につき，その上端が FP の下方 0.5 （LVF 提示），図形の下端が FP の上（TEAC）に記録した．
VEP は，オフラインで signal processor 7T17（NEC端 0.5 （UVF 提示）の位置，またそれぞれ図形の縦長と横長の先端がその位置に来るように（垂直，水平）三栄）により各施行ごとに刺激提示前 100ms，提示後
412ms の 512ms の区間を 15 回加算平均した（標本化図形を作成，配置した（Figure 1）．それに対照条件（白時間2ms）．

紙のブランク図形，FP のみ）を加えた計９種の刺激

データの分析 刺激前 100ms 間の平均電位を基線とを用いた．この９種の刺激のランダム配列，各１施行

して，各図形条件の VEP 波形から対照条件の波形を（各刺激とも同一刺激を16回反復提示）を１セッショ

減算し，参加者ごとの差波形（30 回加算：15 回 ×2セッション）を算出した．部位 I5 の平均振幅に関して，ンとして，計２セッション実施した．
VEP の 記 録 脳 波 は，inion (I)，inion 上 方5，10，15cm（I5, I10, I15）の４部位から単極導出し（基準電極 は 左 両 耳， 接 地 は 右 耳 朶 ）（Figure 2），8chs.
polygraph 360 system（NEC 三栄）で増幅し（0.5‒30Hz），
刺激オンのパルスとともに14chs. data recorder XR-510

LVF，UVF 別 に， 形（ 菱 形， 楕 円 ）× 方 位（ 垂 直，水 平 ） の ２ 要 因 ANOVA を PC 用 統 計 解 析 ソ フ ト
STATISTICA により実施した．
結果と考察
Figure 3 に，実験参加者８名の各条件における総平均差波形を示す．
両図形ともに，部位 I5 の LVF では初期 N1 波（平均頂点潜時134ms），後期 P2波（232ms），それに UVF
で N1 波にほぼ潜時帯が対応した初期Ｐ波（128ms）
が明瞭であるが，P2波に対応した後期Ｎ波は認められない．図形間では，LVF の N1 波，P2 波では総じて菱形が楕円よりも振幅が大きく，また方位が垂直から水平に変化しても，反応は幾分小さくなるが，菱形＞
楕円の関係は維持されている．一方，UVF のＰ波では垂直では菱形＞楕円の傾向が水平になると菱形＝楕

Figure 2: Electrode placement．

円となっており，形よりも方位の効果が強いように見える．さらに，P2 波に潜時帯が一致した UVF の陰性

Figure 3: Grand average of subtracted wave-forms with eight subjects.

─ 3 ─

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波 N は見当たらない．ここでの結果は伊藤（2009）

ためには，本研究においても，物理量ではなく，心理の結果を積極的に支持するものといえよう．
Figure 4に，LVF における I5の初期 N1波の平均振量を同一にした実験，すなわち水平と垂直で見えの長さが等価な図形について同様な VEP 実験を行ってみ

幅と標準偏差（SD）を示す．

る必要があろう．

振幅に関する形（菱形・楕円）×方位（垂直・水平）の ANOVA の結果では，LVF の N1波の場合，形の主線分の長さを含む図形の大きさが一過性パターン出
現 VEP に 及 ぼ す 効 果 に つ い て は，DeVoe, Ripps, &効果，方位の主効果はともに有意（F[1, 7]=5.60, p＜.0498; 6.27, p＜.0408）であったが，交互作用は有意でVaughan（1968）が Maxwell 視系を用いて，４つの異はなかった．この結果から，N1振幅においては，正を視野中心部に瞬間提示し，総じて直径の関数として，三角形，円形ばかりでなく，菱形と楕円との間にも菱振 幅 の 増 大 を 示 す も の で あ っ た と い う．Kakigi,
Miyazaki, & Mori（1972）は，５種の異なった大きさ

形＞楕円という有意な変化を示していることが分かる．形，方位の主効果が有意であり，交互作用も有意でなかったことから，ここでの N1 振幅の変化に対すなった大きさのフラッシュ光（10 , 22 , 45 , 2 40 ）の正方形のフラッシュ光（1, 2, 4, 8, 16cm2）を短時間る空間的方位と形の寄与率を試みに次式1）により算出

提示し，結果として，平均振幅は有意に増大したという結果を得ている．Yoshida（1991）も，直径 5 の光

してみると，方位は53.4％，形は46.6％であった．こ円が 2 の光円よりも大きな出現 VEP を記録したことの結果は，形の要因に加えて，空間的方位の要因の関を報告し，Ito（2007）も，本実験と同様な実験事態

わりの程度がかなり大きかったことを意味している．

で幾何学的図形の大きさ（輪郭の長さ）を変数とした
出現 VEP に関する検討を行い，図形の大きさの関数

本実験の結果は，垂直方位，水平方位の効果の違い，
すなわち空間の異方性の問題も考慮しなければならなとして N1，P2 振幅がともに増大するという明瞭な結いことを示唆している．

果を得ている．また，伊藤（2009）も，図形の大きさ（面積）の関数として N1，P2 両振幅が有意に増加す

空間の異方性を考えるとき，問題となるのは，実験参加者にとって垂直方位と水平方位で図形がいかなるることを見出している．

長さとして知覚されていたかということである．水図形の長さは図形の大きさを構成する変数であり，平・垂直錯視が示すように，一般に垂直方位にある対本実験に関して方位との関連で詳細な実験的検討を行

象は水平方位にある対象より線分が拡大して見える（後藤・田中，2005，他）．本実験においても垂直方位ってみることは価値があることと思われる．心理量を同一とした実験において LVF の N1 振幅に差がないとの菱形，楕円の方が水平方位の菱形・楕円よりもよりいう結果が得られたならば，本実験の方位の差異は水長く知覚されていたはずである．この心理的な見えの平，垂直方位における図形の長さの差異に起因するも長さの違いがここでの方位に関する結果の差異を生じのとして理解できるからである．その際，LVF の事
態で FP との関連でどの位置に刺激図形を配置するかさせていた可能性も考えられる．この点を明確にするが大きな問題となろう．本実験の LVF では FP の下方
0.5 に，それぞれ図形の縦長（垂直方位）と横長（水平方位）の先端が来るように図形を配置したが，他の配置では結果はどうなるのであろうか．今後 FP の位
置を色々操作して詳細な実験を行ってみる必要があろう．
さて，心理量を同一とした実験においても N1 振幅に差が見られた場合はどのように考えるべきか．その場合には空間の異方性をもたらす垂直，水平方位の他の要因の関与が考えられるが，もしもその影響度を小さいものと仮定すれば，ここでの形の要因の効果を想Figure 4: Average of subtracted amplitudes of the earlier N1(mean peak latency: 134 ms) in the lower visual field(LVF). Location is I5. Vertical lines indicate standard
deviations (SDs).

定するということになろう．以上の議論は，本実験で得られた LVF，UVF における他の VEP の結果についてもほぼ同様に当てはまることはいうまでもない．
Figure 5 に，UVF における I5 の初期Ｐ波の平均振幅─ 4 ─幾何学的形態に対する視覚誘発電位

Figure 5: Average of subtracted amplitudes of the earlier P (meanpeak latency: 128 ms) in the upper visual field (UVF).
Location is I5. Vertical lines indicate SDs.

Figure 6: Average of subtracted amplitudes of the later P2 (meanpeak latency: 232 ms) in the LVF. Location is I5.
Vertical lines indicate SDsと SD を示す．
ANOVA の結果では，方位の主効果のみが有意（F[1,う．

が示されたことは注目に値する結果であるといえよ

7]=6.17, p＜.0419）であった．ちなみに，先と同様な方法で算出した寄与率は方位73.3％，形 26.7％であった．ここでの結果はやはりＰ波振幅においては垂直の方位が水平の方位よりも有意に大きいという結果である．特に垂直方位では明瞭な菱形＞楕円の傾向が示さ

付

本報告の概要は，2007年９月，日本心理学会第 71 回大会（東洋大学）において発表された（伊藤，2007a）．

れているが，水平方位では菱形と楕円間にほほ差異はなく，全体としては形の効果に有意差は見られなかったといえる．先述したように，水平方位の場合にはFP に近い菱形の内角は115 で鈍角であり，垂直方位の場合の内角 55 の鋭角とは角度性が大きく異なっていることが大きく作用していたと考えられる．
しかし，
このように，Ｐ波振幅の増大が主に方位の作用によるものであったにせよ，垂直方位においてＰ波振幅が菱形＞楕円の傾向にあったということは特記されてよい事柄であろう．初期の N1 波振幅と潜時帯がほほ等し

注１）試論的な形と方位の寄与率の算出の仕方⑴菱形の値を D1，D2，楕円の値を O1，O2 とし，垂直の値を V1，V2，水平の値を H1，H2 とする．
⑵ (D1＋D2)／2＝M1，(O1＋O2)／2＝M2 と し て， 形
による減少率 G1＝(M1‒M2)／M1を算出する．同様に，(V1＋V2)／2＝N1，(H1＋H2)／2＝N2 として，方位による減少率 G2＝(N1‒N2)／N1を算出する．
⑶形の寄与率＝G1／(G1＋G2)×100，方位の寄与率＝G2／(G1＋G2)×100ということになる．

い初期のＰ波振幅における菱形＞楕円の傾向はこれま
での UVF における正三角形，円形を用いた我々の実験結果（伊藤，2003, 2005b, 2006, 2008）を積極的に支持する結果であるといえるからである．
Figure 6に，LVF における I5 の後期 P2波の平均振幅と SD を示す．
ANOVA の結果では，形の主効果のみが有意（F[1,7]=8.10, p＜.0248） で あ り， ち な み に 寄 与 率 は 方 位
28.1％，形 71.9％であった．ここでの結果は形の要因の効果が大きいことを示すものであった．これまで
LVF の正三角形と円形を用いた多くの実験では（伊藤，
1999a, 1999c, 2001, 2003, 2005a, 2006, 2007, 2008），総
じて P2振幅には正三角形，逆正三角形≧円形の関係が見られているが，本実験で明瞭な菱形＞楕円の関係

記

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最終版平成 21年９月７日受理

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Journal of the Institute for Psychological and Physical Science, Vol. 2, No. 1, 1‒8, 2010

Visual Evoked Potentials to Geometric Forms:
Effects of Shape and Spatial Orientation of the Figure
Motoo ITO
Abstract
As an examination of the effects of shape and spatial orientation of the figure on transient pattern-onset
visual evoked potentials (VEPs), two outlined geometric figures of equal length were preliminarily presented in
the lower or upper visual field (the LVF or the UVF). They were a diamond and an oval and arranged to bevertical or horizontal in each visual field. Transient VEPs were recorded referentially from inion, 5, 10 and 15
cm above it (I, I5, I10 and I15) for 8 participants. The grand average of subtracted waves were obtained between
the figure and blank (control) conditions. Earlier negative (N1) (averaged peak latency: 134 ms) and later
positive (P2) (232 ms) waves were recorded in the LVF. In the UVF, earlier positive (P) (128 ms) wave wasobtained, but later negative was not found. Two-way ANOVAs (2 forms × 2 orientations) were conducted forthe amplitude values with Location I5. Main results were as follows: In the N1 the diamond was significantly
larger than the oval, the vertical being bigger than the horizontal. The vertical evoked significantly greater
responses than the horizontal in the P, while the diamond did significantly larger responses than the oval in theP2. The rates of contribution of shape and orientation were about 53% and 47% in the N1. It is concluded thatshape and spatial orientation of the figure are influential each other, so it is difficult to attribute it to only one
factor.
Keywords: form perception, visual evoked potentials, locus of stimulus presentation, spatial orientation─ 8 ─