心身科学 第４巻第１号（1‒10）（2012）

下方・上方視野における幾何学的図形の角度性と空間的方位が視覚誘発電位に及ぼす効果
伊

藤

元

雄＊1）

佐部利

真

吾＊2）

幾何学的図形の角度性と空間的方位が一過性のパターン出現視覚誘発電位（VEP）に及ぼす効果を検討する試みの一環として，垂直方向の角度を30 ，60 ，90 ，120 ，150 と変化させた黒輪郭線の菱形と，菱形と縦：横の比率を一定にして菱形に外接させた楕円が下方視野，上方視野に提示された．
10名の実験参加者を対象に，一過性 VEP が後頭隆起部（I），その上方５，10，15 cm（I5，I10，I15）から基準導出された．下方視野では陰性電位の N1 波（平均頂点潜時約143 ms），上方視野では陽性電位のＰ波（約136 ms）が取得された．反復測度２要因 ANOVA が部位 I5 の振幅と潜時に対して実施された．総じて，N1 波，Ｐ波ともに菱形は楕円よりも振幅が大きかった．また，30 ，150 条件を除いて，菱形，楕円における N1 波の振幅は角度性の関数として，ともに類似した勾配で減少した．Ｐ
波振幅の減少は楕円よりも菱形でより急峻であった．この所見は，LVF では空間的方位の効果のみが出現し，UVF では角度性の効果が空間的方位の効果に重畳していたこと示唆している．
キーワード：形の知覚，視覚誘発電位，下方・上方視野，角度性，空間的方位

問基づくかについては，両者が同じ VEP 成分，すなわ
ち C2 を主成分とするという Jeffreys & Smith（1979）

題

四半世紀に渡って，我々は図形の知覚，パターンの知覚を規定している主だった幾つかの要因，すなわちの 考 え 方 を 支 持 し た． さ ら に，N1 波 が C2 の 他 に，Ermolaev (1985）のいう N130，すなわち Jeffreys（1989）

明るさ，コントラスト，それに特に形の要因と一過性
パ タ ー ン 出 現 視 覚 誘 発 電 位（transient pattern-onsetのいう LNP（late negative potential）を含んだ複合波でvisual evoked potential（VEP））との関係について条件

また，伊藤・佐部利（2011a）では，伊藤・佐部利

分析的な実験的検討を行ない，発表を行ってきた．そ（2010）の実験結果は，刺激図形（単一線分角度図形）

れらの研究については，伊藤・佐部利（2011a）の引の角度が鋭角から鈍角へと変化するにつれ，図形全体

用文献，付録の文献目録を参照されたい．

が垂直方向から水平方向へと移行しており，方向性のある可能性が大きいことを論じた．

伊藤・佐部利（2010）では，長さの等しい輪郭線の変化，すなわち空間的方位の効果として捉えることも単一線分の角度図形を鋭角から鈍角に変化させて，下可能であると考えられた．そして，下方，上方視野に

方視野，上方視野に提示し，12名の実験参加者を対

縦長から横長へと数段階に変化させた長さの等しい長方形を提示し，方位の変化に伴う VEP の振る舞いを象に，後頭野付近の一過性パターン出現 VEP を計測して，図形条件と図形なし条件との差波形を算出した．
下方視野では陰性電位（N1 波）（平均頂点潜時：約143 ms），上方視野では陽性電位（Ｐ波）（約134 ms）

検討した．その結果，方位が垂直から水平方向になる
につれ，下方視野の N1 波（平均頂点潜時137 ms），上方視野のＰ波（132 ms）の振幅はともに漸次有意な減が得られたが，角度が増すにつれ，N1 波，Ｐ波の振少を示した．

幅はともに有意な減少を示し，角度性の効果がうかがわれた．そして，N1 波，Ｐ波がいかなる VEP 成分に度性の効果と同様な効果が生じることが明らかとなっ＊１）愛知学院大学心身科学部心理学科＊２）愛知学院大学心身科学研究所（連絡先）〒 470‒0195 愛知県日進市岩崎町阿良池 12

このように，空間的方位によっても，VEP には角E-mail: motoo@dpc.agu.ac.jp

─ 1 ─

伊藤 元雄，佐部利 真吾

目た．したがって，伊藤．佐部利（2010）により示された角度性の関数としての N1 波，Ｐ波振幅の減少は，方位の効果のみによって生じた結果か，または角度性的の効果が方位の効果とは別に存在し，それが方位の効

垂直方向の角度を数段階に変化させた菱形と，それに外接する楕円を用いて，下方視野の陰性電位 N1 波，果に加重した結果なのか，という問題が提起される．

上方視野の陽性電位Ｐ波の振幅にどのような変化が見

そこで，本報告では，角度性の効果と方位の効果を同られるかの実験的検討を通じて，両図形間の比較，さ時に比較し，振幅の減少が方位の効果のみで説明でき

らには角度性の効果と空間的方位の効果に関して考察

るのか，または方位の効果に角度性の効果が加重してを行う．

いるのかを検討してみることにした．すなわち，垂直方

方向の角度を数段階に変化させた菱形と，それに外接する楕円を提示した際の VEP の振舞いを検討する．
一連の先行研究から正三角形，そして正方形の空間的方位を変化させた菱形は円形よりも大きな反応を生ずることが知られているので（伊藤，1999），図形が垂直から水平に移行してもその効果が保存されるなら

法

実験参加者 健常成人 10 名（男性４名，女性６名，平均年齢 28.8 歳，SD 11.7 歳）．
刺激の提示 改良型4 chs. tachistoscope（Takei）のch. の１つを刺激野，１つを順応野とし（開口部 12

ば，菱形条件は楕円条件よりも大きな反応を生じさせることが予想できる．また，下方視野の N1 波，上方

16́ 平方），実験者ベースの両野の切り替えにより刺視野のＰ波の振幅は垂直から水平への移行により漸次減少し，その減少の勾配が楕円条件に比べ菱形条件で両眼観察，観察距離：80 cm）．刺激野の平均輝度は37 cd/㎡ で， 図 形 オ フ 時 に は 中 央 に 固 視 点（fixation

急激であれば，方位の効果に角度性の効果が加重してpoint: FP）のみをもつ同輝度の順応野を常時提示した．

激を提示した（提示時間：100 ms，刺激間間隔：2‒3 s，いると考えることができる．もし菱形条件でも楕円条

刺激図形（Figure 1）は，下方視野，
上方視野ともに，

件と同様の勾配で減少すれば，その現象は方位の効果

菱形条件として輪郭長 12 cm の菱形で，垂直方向の角
度を 30 ，60 ，90 ，120 ，150 に変化させたもの５種，のみで説明できることになる．

それに楕円条件として菱形との間で縦：横の比率を一定にして各菱形に外接させた楕円５種を用いた．図形

Figure 1 Stimulus figures used in the present experiment. Diamonds with different
angularities and the corresponding ellipses. Each figure was presented either
above or under the fixation point (FP). They are superimposed to indicate their
spatial relations. Angular separation between the FP and the top (the bottom) of
the figure was held constant at 0.5 .

─ 2 ─

下方・上方視野における幾何学的図形の角度性と空間的方位が視覚誘発電位に及ぼす効果の上端（下端）と FP との距離は視角 0.5 とした．これに FP のみの対照条件を加えた計 21種の刺激のラン仮説は棄却された．さらに，局所的球形仮説について

ダム配列の各１施行（１施行は同一刺激を 16 回反復の 自 由 度 のε 修 正 を 行 っ た． ま た， 必 要 に 応 じ てTukey 法（p=.05）による多重比較を行った．

提示）を１セッションとし，計２セッション実施した．

も検定し，それが棄却された場合には，Huynh-Feldt

図形はすべて X-Y plotter（Roland）により，白紙に黒結インクで描出した．

果

VEP の記録 脳波は，inion（I），inion 上方５，10，15 cm（I5，I10，I15）の４部位から両耳朶連結を基準

Figures 2, 3 に，実験参加者 10 名の下方視野，上方として（接地は Cz），8 chs. polygraph 360 system（NECSan-ei）で増幅し（0.5‒30 Hz），刺激オンのパルスと視野における総平均波形を示した．いずれの条件とも
I5 を頂点とする単極性の電位分布を示す N1 波（下方ともに 14 chs. data recorder XR-510（TEAC）に記録した．
VEP は， オ フ ラ イ ン で signal processer 7T17（NEC

視野：平均頂点潜時約 143 ms），Ｐ波（上方視野：約136 ms）が同定可能であった．Figure 4に，I5 におけSan-ei）により，各施行ごとに刺激提示前100 ms，提る頂点潜時を基準として計測した N1 波，Ｐ波振幅の示後 412 ms の 512 ms の区間を16回加算平均した（標本化時間：1 ms）．

平均頭皮上分布を示した．
Figure 5に，I5 における N1 波，Ｐ波の平均振幅と標

刺激提示前 100 ms の平均電位を基準偏差（SD）を示した．Figure 5から，特に菱形条件において N1 波，Ｐ波とも30° 条件で 60° 条件よりもデータの分析

線として，実験参加者ごとの波形（32回加算：16回
×2 セッション）を求めた．今回，対照条件の波形は各実験参加者ともほぼフラットであったため，図形条
件の波形から対照条件の波形の減算を行わなかった．
平均振幅（部位 I5）に関しては，視野別に反復測度

振幅が減少しており，一貫した振幅の減少を示していないことが分かる．しかし，N1 波では，菱形の 30°
条件と楕円の 150° 条件が特異的であるとはいえ，菱形条件と楕円条件ともほぼ同様の勾配で振幅が減少している．一方，Ｐ波では 30 条件を除いて楕円条件で２要因分散分析（ANOVA）を形 (2)×空間的方位 (5)に対して，また平均頂点潜時 (I5) に関しては，形別にはほとんど変化がなく，それに対し菱形条件では比較

反復測度２要因 ANOVA を視野 (2)×空間的方位 (5)的急な勾配で振幅が減少している．そして，30 条件に対して実施した．なお，本実験では Mauchley test

では，楕円条件で急激に振幅が増大し，菱形条件では逆に減少していることが分かる．I5 における N1 波振による大局的球形仮説の検定を行った結果，いずれもFigure 2 Grand-averaged waveforms for the diamonds with different angularities and thecorresponding ellipses in the lower visual field (LVF). Ten participants joined theexperiment.

─ 3 ─

伊藤 元雄，佐部利 真吾

Figure 3 Grand-averaged waveforms for the diamonds with different angularities and thecorresponding ellipses in the upper visual field (UVF). Ten participants joined theexperiment.

Figure 4 Averaged scalp distributions of the N1 amplitude in the LVF and the P amplitudein the UVF for the diamonds and the corresponding ellipses.

幅に関して，形 (2)×角度 (5) の ANOVA を行った結果，=12.13，
p＜.01）と角度の主効果（F形の主効果（F［1,9］角度の主効果について多重比較を行った結果，30 条
件と60 条件はともに 120 条件と150 条件のいずれよ［4,36］=8.50，p＜.001，H-Fε=.64）が有意であった．

りも有意に大きかった．I5 におけるＰ波振幅に関して，
形 (2)×角度 (5) の ANOVA を行った結果，形の主効

すなわち，菱形条件は楕円条件より有意に大きかった．

─ 4 ─

下方・上方視野における幾何学的図形の角度性と空間的方位が視覚誘発電位に及ぼす効果

Figure 5 Averaged amplitudes of the N1 wave in the LVF and the P wave in the UVF forthe diamonds with different angulrities and the corresponding ellipses. Location isI5. Vertical lines indicate standard deviations (SDs).

Figure 6 Averaged peak latencies of the N1 wave in LVF and the P wave in the UVF for the
diamonds with different angularities. Location is I5. Vertical lines indicate SDs.

─ 5 ─

伊藤 元雄，佐部利 真吾

Figure 7 Averaged peak latencies of the N1 wave in LVF and the P wave in the UVF for theellipses corresponding to the diamonds with different angularities. Location is I5.
Vertical lines indicate SDs.

=3.64，.05＜p＜.10）．
果が有意傾向にあった（F［1,9］ては，図形の大きさの要因を考えることができるかも

すなわち，菱形条件は楕円条件より有意に大きい傾向しれない．線分の長さ，面積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，にあった．
Figure 6に，I5における菱形条件の N1 波，Ｐ波の平DeVoe, Ripps, & Vaughan (1968) は Maxwell 視系を用い

均頂点潜時と SD を示した．I5における菱形条件のN1 波，Ｐ波の頂点潜時に関して，視野 (2)×角度性て， ４ つ の 異 な っ た 大 き さ の フ ラ ッ シ ュ 光（10́，22́，45́，2° 40́）を視野中心部に瞬間提示し，総じ(5) の ANOVA を行った結果，角度性の主効果が有意て直径の関数として，振幅の増大を示すものであったという．Kakigi, Miyazaki, & Mori (1972) は，５種の異傾 向 で あ っ た（F［4,36］=2.70，.05＜p＜.10，H-Fε=.84）．多重比較の結果，150 条件は 60 条件よりも有意に長かった．
Figure 7に，I5 における楕円条件の N1 波，Ｐ波の平均頂点潜時と SD を示した．Figure 7より，N1 波，Ｐ波とも角度の増大に伴って頂点潜時が漸次延長していることがわかる．I5 における楕円条件の N1 波，Ｐ波の頂点潜時に関して，(2)×角度性 (5) の ANOVA を行った結果，角度性の主効果が有意であった（F［4,36］=3.06，p＜.05）．多重比較の結果，150 条件は 30 条件

２，４，８，
なった大きさの正方形のフラッシュ光（１，
16 cm2）を短時間提示し，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° の光円が2° の光円よりも大きな出現 VEPを記録したことを報告し，Ito (2007) も，本実験と同様な実験事態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として N1 波と後期陽性波 P2 の振幅がとよりも有意に長かった．

もに増大するという明瞭な結果を得ている．また，伊藤（2008）も，図形の大きさの関数として N1 波振幅

考が有意に増加することを見出している．本実験における菱形の大きさ（面積）は 30 条件で 4.5 cm2，60 条件

察で 7.79 cm2，90 条件で９cm2 であり，30 条件における本実験の結果から，特に菱形条件において N1 波，

大きさの減少が著しく，そのため60 条件の方が30 条

Ｐ波振幅とも 30 条件で 60 条件よりも減少しており，

件よりも N1 波，さらにはＰ波の振幅が増加したと考一貫した振幅の減少を確認できなかった．これについ

えられる．

─ 6 ─

下方・上方視野における幾何学的図形の角度性と空間的方位が視覚誘発電位に及ぼす効果

本実験では，N1 波，Ｐ波ともに，30 ，150 条件を（1996）のいう，C2 と LNP の複合波として考えるこ

除いては，総じて菱形条件が楕円条件よりも大きな振幅 を 示 し た． こ れ は，Ito, Sugata, & Kuwabara (1997)とができるかもしれない．そうであるとすると，N1
波は背側処理系起源の LNP の反応特性を反映していが見出した，三角形や菱形が円形よりも大きな振幅をると考えることができる．そして，下方視野における生じさせるという結果に対応している．
この結果から，角度性は，注視点に向かって平行線が収束するという，

その効果は少なくとも菱形の頂角が60 から120 の範

遠近法的な奥行き手がかりとしての側面をもっている

囲内では，菱形は円形，楕円よりも大きな N1 振幅，といえるかもしれない．本研究において，菱形条件と楕円条件で N1 波振幅の減少の勾配が変わらなかった

Ｐ振幅を生ずることが示されたといえる．
また，30 条件を除けば，N1 波において，菱形条件，のは，菱形図形のもつ角張りが，奥行き情報と関連し楕円条件とも類似した勾配で振幅が減少していることた角張りではなく，対象のもつ形態としての角張りとから，N1 波における振幅の減少は，空間的方位の効いう側面をもっているからであると考えることができ

果のみで説明できると考えることができる．一方，Ｐる．本実験で用いた菱形図形は線分で囲まれた閉鎖図波については，形の効果（楕円／菱形）と角度の効果の交互作用は統計的に有意でなかったが，Figure 5か形であり，奥行き手がかりとしてよりも，角張りをもら，30 条件以外の楕円条件で振幅の変化が小さくほった平面図形として知覚されやすいといえる．空間視の機能と関連した下方視野における N1 波は LNP の特

ぼ一定であったことから，方位の効果は小さいと考え性を含んでおり，形態としての側面をもつ角張りではることができる．そして，楕円条件に比べて，菱形条なく，収束線という奥行きの情報と関連した角張りに件で振幅が急な勾配で減少していることから，菱形条

対して鋭敏であると考えることができるかもしれな

件では方位の効果とは別に角度性の効果が現れて方位い．そのために，楕円条件と菱形条件で振幅の減少のの効果に加重したと考えることができる．
Previc（1990）は，上方，下方視野の機能分化につ勾配に差が見られなかったと推測することができよ

いて有力な仮説を提出した．それによれば，上方視野
は主に小細胞系（parvo system）に関連しており，刺一方，上方視野については，Previc（1990）の仮説に基づけば，形態，対象の認知と関連しているといえ激に対してローカル，線形的に応答し，身体外空間にる．したがって，本実験においてＰ波に対して方向性向けられる視覚的探索や認知の機構に結びついてい
る．一方，下方視野は主に大細胞系（magno system）の効果に角度性の効果が一部加重したという所見は，に関連し，刺激に対してグローバル，非線形的に応答ためであると考えることができるかもしれない．すなう．

上方視野においては，形態としての角度性が影響した

し，身体近傍空間の認知やリーチング行動などに深く

わち，Ｐ波の振舞いは，角度性が奥行き手がかりとし関わっているとされる．すなわち，上方視野と下方視ての情報をどれほど有するかというよりも，対象がど

野はそれぞれ大まかに形態視，空間視の機能を担ってのような角張りをもっているかという，形態としてのいると主張されている．苧阪（1993）は，上方，下方

角度性の要因に関連していたといえるかもしれない．

視野間の機能差に関する精神物理学的研究を概観し，本実験で用いた菱形図形は，奥行き手がかりとしてのこの仮説をおおむね支持している（伊藤，1999）．

角張りではなく，角張りをもつ対象として知覚されやこの仮説に基づけば，本実験で得られた下方視野ですい刺激であり，したがって，形態としての角度性が方位の効果のみが現れ，上方視野ではそれに角度性の影響して，楕円条件と比べて菱形条件でＰ波振幅の変効果が部分的に加重したという所見は，上方，下方視化が促進されたと推測することができるだろう．

野間で角度性が生体に対してもつ意味の違いに関係ししかしながら，この推論を検証するには，角張りにていると考えることができるかもしれない．Jeffreys

奥行きの情報としての意味をもたせた実験事態で検討（1996）は，下方視野において陰性に現れる腹側処理系起源の C2 と，背側処理系起源の LNP が，単一頂点する必要がある．たとえば，伊藤・佐部利（2010）でをもつ陰性の波形を形成することがあることを指摘している．本実験は Jeffreys らの一連の研究と比較してる角度図形には，注視点に向かって平行線が収束する

低輝度，傍中心窩の実験事態であり，LNP が生じやいると考えることができる．そのような角度図形と，それに外接する半楕円図形に対する VEP を測定し，すい条件であったといえる．したがって，本研究におい て 同 定 さ れ た 下 方 視 野 条 件 の N1 波 は，Jeffreys

用いたような，注視点に対してのみ角張りが向いていという，遠近法的な奥行き手がかりの情報が含まれて振幅の減少の勾配を比較する実験が考えられよう．上─ 7 ─

伊藤 元雄，佐部利 真吾

述の推論に基づけば，そのような条件の下では，下方視野で奥行きの情報と関連した角度性の効果が生じ，方向性の効果に加重して，角度図形で振幅の変化が促進されると予想することができる．
本実験では，菱形，楕円の両図形間で面積を一定にしなかった．その面積の要因のために菱形条件で一貫した振幅の減少が見られなかったと考えられる．したがって，図形間で面積，そして輪郭の長さについても一定にして検討してみる必要があるだろう．
その場合，方位の変化，つまり縦と横の比の変化についても一定にする必要があるため，楕円条件と菱形条件の間で面積，または輪郭の長さを一定にする，あるいは，楕円または菱形の条件内で一定にする実験事態が考えられる．それらの組み合わせの何通りかを調べ，総合的に検討していくことが必要であろう．
頂点潜時については，N1 波，Ｐ波とも水平方向に広がった図形で延長する傾向があり，それは楕円条件で顕著であった．これは振幅の変化と対応しており，振幅が小さいときには頂点潜時が延長するという特性を示しているといえる．しかしながら，伊藤・佐部利（2010）ではＰ波はＵ字型の特性を示しており，頂点潜時について一貫した所見が得られていない．この頂
点潜時の特性については，今後の研究課題といえる．
付記

本報告の概要は，2011 年９月，日本心理学会第75回大会（日本大学主催）において，伊藤元雄・佐部利真吾により発表された（伊藤・佐部利，2011b）．なお，本報告は，第二著者が愛知学院大学大学院文学研究科に提出した2002 年度修士論文の一部を加筆・修正したものである．

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Journal of the Institute for Psychological and Physical Science, Vol. 4, No. 1, 1‒10, 2012

Effects of Angularity and Spatial Orientation of Geometric Figuresin Lower and Upper Visual Fields on Visual Evoked Potentials
Motoo ITO, Shingo SABURI
Abstract
As an examination of the effects of angularity and spatial orientation of geometric figures on transient
pattern-onset visual evoked potentials (VEPs), black-outlined diamonds and ellipses were presented in the lower
and the upper visual fields (LVF and UVF). The diamonds, their angles being 30°, 60°, 90°, 120°and 150°in thevertical direction and the corresponding ellipses were used. VEPs were recorded referentially from inion, and 5,
10 and 15cm above it (I, I5, I10 and I15) for ten participants. Negative N1 waves (averaged peak latencies:
about 143ms) in the LVF and positive P waves (about 136ms) in the UVF were identified. Two-way ANOVAsof repeated measures were conducted for the amplitudes and peak latencies of Location I5. Generally, thediamonds were larger than the ellipses on the N1 and the P amplitudes. Except for the 30° and 150° conditions,
the N1 amplitudes in the diamonds and ellipses both decreased with the same tendency as a function ofangularity. The decrease in the P amplitudes was steeper for diamonds than for ellipses. The findings mightsuggest that the effect of spatial orientation solely appeared in the LVF and the effect of angularity was
superimposed to the effect of spatial orientation in the UVF.
Keywords: form perception, visual evoked potentials, lower and upper visual fields, angularity, spatial
orientation

─ 10 ─