福岡県立大学人間社会学部紀要

2007, Vol. 15, No. 2, 27−35

ビジランス課題中における持続性瞬目と一過性瞬目

福田要約

恭介＊・早見武人＊＊・志堂寺和則＊＊＊・松尾太加志＊＊＊＊持続性（ tonic ）瞬目とは、長時間のサンプリングタイムにおける瞬目発生の変動を意

味し、視覚課題に従事しているときは時間経過とともに瞬目数は増加する。それに対して一過性（ phasic ）瞬目とは、短時間のサンプリングタイムにおける瞬目発生の変化を意味し、ある事象に伴って瞬目が抑制されたり発生したりするというものである。本研究では、tonic瞬目とphasic瞬目について、これまでの研究を概観し、課題の時間経過効果と情報処理に関連づけた。
このような視点からtonic瞬目とphasic瞬目を取り扱っていけば、車の運転状況のように、退屈なビジランス課題でありながら複雑な情報処理を必要とする課題において有用な生理指標になることが示唆された。

Abstract Tonic eyeblink activities could be implemented as changes in the occurrencesof blinks over long sampling times, in which eyeblinks increased with time on tasks.
On the other hand, phasic eyeblink activities could be implemented as changes inblinks over short sampling times, in which eyeblinks were inhibited just before andduring information processing, and were facilitated just after information processing.
The purpose of this review was to describe some of the relationships between tonic
and phasic eyeblink activities to the time on task eﬀect and to information processing.
It was suggested that both tonic and phasic eyeblink activities might be useful indicesin boring vigilance tasks such as automobile driving situations that require complex
information processing.

＊
福岡県立大学人間社会学部人間形成学科＊＊ 九州大学デジタル・メディシン・イニシアチブ＊＊＊ 九州大学大学院システム情報科学研究院知能システム学部門＊＊＊＊ 北九州市立大学文学部人間関係学科
本研究は、平成18年度科学研究費補助金基盤研究C(♯18530565研究代表者：福田恭介）、及び平成18年度福岡県立大学奨励研究補助金による補助を受けた。
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はじめに疲労や覚醒水準と関連することが明らかにされて い る（ Stern, Boyer, & Schroeder, 1994)。

まばたき（瞬目）とは、目を開けて覚醒してそれに対して、Phasic とは「位相的な」と意いるとき瞬間的に両目の瞼を閉じることであ味づけられており、ある局面の変化に対応してる。この瞬目は個人差も大きく個人内でも状況筋肉緊張が変化することを意味している。このによって増減があるが、おおよそ １ 分間に20ことを瞬目発生に当てはめると、Phasic な瞬回前後発生し、瞼が瞳孔を覆っている時間は数目とは短時間のサンプリングタイムで見た瞬目100ms 前後と言われている（福田、1991）。

発生の変化を意味し、ある事象に伴って瞬目がこれらの瞬目がなぜ生じるのか？一般的常抑制されたり促進されたりするというものであ

識としては、瞬目発生は、目の表面の湿潤をる。数秒おきに呈示される刺激を処理する課題保つため、外界からの異物の侵入を防ぐためとに従事しているとき、0.1秒単位のサンプリンいうように外的要因によるものと考えられていグタイムで見ていくと瞬目は情報処理の直前た。そのような瞬目は外因性瞬目（ Exogenousや最中は抑制され、情報処理へ終了とともにEyeblink ）と呼ばれている。その一方で、外発生することが明らかにされている（ Fukuda

的要因がないにもかかわらず瞬目が発生し& Matsunaga, 1983; Fukuda, 1994; Fukuda,続けることから内的要因による内因性瞬目

2001 ; 福田、2003； Morita, 2003 ; Pivik &（ Endogenous Eyeblink ）があるとする証拠

Dykman, 2004)。

が 積 み 重 ね ら れ て い る（ Stern, Walrath, &これまでの瞬目研究において、tonic な瞬目

Goldstein, 1984）。内因性瞬目は、情報に対しと phasic な瞬目は別々に取り扱われてきた。てどのように対処しているかによってその発生

なぜなら、tonic な瞬目については、被験者をが異なるので、瞬目を心理学的立場から研究す長時間の課題に従事させ、刺激と瞬目との時間ることは意味のあることである。

的関連というよりは、時間経過とともに瞬目発

内因性瞬目を数量的に分析するとき、どのよ生がどのように変動するかに注目してきたのにうな側面に注目すればよいのであろうか。瞬目

対して、phasic な瞬目については、間欠的な発生の変動を見る場合、持続性（ tonic ）のも刺激が呈示され、刺激の前後で瞬目発生がどののと一過性（ phasic ）のものに分けられるだ

ように変動するかというように刺激と瞬目の時ろう。Tonic とは、もともと「緊張性の」と意間的関連に注目してきたからである（福田・山味づけられており、筋肉の緊張が持続すること

田・ 田 多、1990）。 こ の こ と か ら、tonic な 瞬を意味している。このことを瞬目発生に当ては目と phasic な瞬目を同時に取り扱うような研めると、tonic な瞬目とは長時間のサンプリン究が必要となる。しかも、瞬目は非侵襲的な計グタイムで見た瞬目発生の変動を意味し、瞬目測も可能な生理指標の一つなのでビデオによる発生の時間経過による増減を示すものである。

自動解析も可能で（松尾・福田、1996）、さま

たとえば １ 時間の視覚課題に従事しているとざまな応用が可能である。

き、10分単位のサンプリングタイムで見てい本研究の目的は、tonic な瞬目と phasic な瞬

くと瞬目数は時間経過とともに増加し、それが目について、これまでの瞬目研究を概観しなが― 28 ―

福田・早見・志堂寺・松尾：ビジランス課題中における持続性瞬目と一過性瞬目

らどのような方面に応用が考えられるかを検討

反射を計測するための標準化もなされていしていくことである。

る（ Blumenthal, Cuthbert, Filion, Hackley,

Lipp, & Boxtel, 2005）。
外因性瞬目
内因性瞬目
外因性瞬目に関しては、数多くの研究がある。その多くは条件づけ研究と驚愕性反射研究

われわれが通常行っている瞬目が外的要因の ２ つに分けられるだろう。条件づけ研究におのみで生じるのなら、１ 分間で １ 、２ 回発生す

いては、空気を吹き付けたり電気ショックを与れば十分と言われている（ Pivik & Dykman,

えたりすることで反射的に瞬目が生じるため、

2004）。事実、１ 歳未満の乳児の瞬目は １ 分間

空気の吹きつけや電気ショックを無条件刺激とに ２ 、３ 回で瞬目をほとんどしないが、年齢がして、古典的条件づけが可能になる。たとえ進むにつれ瞬目数は増え、７ 、８ 歳で １ 分間にば、暗算課題を行っている被験者に対して0.2520回前後になる（田多、2006）。その後、高齢

秒の電気ショックを無条件刺激、１ 秒間の音をになるまで瞬目数は一定に保たれる（杉山・田条件刺激として条件づけをおこなったとき、課多、印刷中）。こういったことから、瞬目は目題負荷が大きくなるほど条件づけが起こりにの乾燥や異物の侵入を防ぐためだけに生じるのくくなることが明らかにされている（ Carter,

ではなく内因的な状態と関連しても生じている

Hofstotter, Tsuchiya, & Koch, 2003)。 こ のと考えざるを得ない。内因性瞬目の発生には疲ような条件づけ研究では人間から動物までを幅労や情報処理が関係していると考えられるが、広く研究の対象にできるという利点がある。

tonic 瞬目や phasic 瞬目とどのように関わって驚愕性反射研究においては、多くの場合、突然の大きな音を聞かせたとき、思わず身体をいるのかについては、まだ完全に明らかにされているわけではない。

すくめるだけでなく瞬目が生じてしまう。こStern ら（1994）は、疲労と瞬目を関連づけのような瞬目を驚愕性瞬目反射（ Startle Eye

る際に、疲労を身体的疲労と精神的疲労に分けBlink Reﬂex ）と呼ぶ。この反射は、動物からている。身体的疲労とは、身体的努力を積み重人間まで等しく生じるので、同じ反射機能をねた結果、身体活動遂行能力の減少であり、そ使って驚愕を引き起こしているしくみを動物かれは筋肉痛や瞬発力の減少となって表れていら人間まで調べることができる。この反射につる。それに対して精神的疲労は、記憶に貯蔵さいては、驚愕刺激のわずか数百ミリ秒前に発光れた情報の想起や操作、課題遂行に必要な警戒ダイオードやクリック音のような微弱な刺激を能力の時間経過にともなう減少で信号の見落し与えると驚愕性反射が弱くなり、それより長やフォールス・アラームとなって表われる。特い時間になるとその反射は強くなる。これらのに精神的疲労は身体的疲労よりも回復が早いの現象を前パルス抑制（ Pre-Pulse Inhibition ）で、瞬目を測定する際、長時間の課題中に中断と 呼 び、 注 意 や 感 性 と も 関 連 が あ る こ と がを入れるべきではないとしている。それまで多明 ら か に さ れ て お り（ 山 田、2002）、驚愕性くの研究において課題の時間経過（ Time on― 29 ―

福岡県立大学人間社会学部紀要 第15巻 第 ２ 号

task ）にともなう瞬目数に増加が見られる場合瞬目数は変動する。このような事実の意味すると見られない場合があったのは、課題中の中断ところは、読書や注視課題のように外部に注意が問題だったと Stern らは指摘している。これを向ける課題では瞬目は抑制され、計算処理やまで論争が見られた実験を中断なしに瞬目を記会話（会話では外的注意と内的注意と言語運動録すると、時間経過にともなう瞬目率の増加が反応が混在している）のように内部に注意を向見られたとし、論争に決着をつけている。

ける課題では瞬目は促進されるということである。

tonic 瞬目を計測するときは、長時間課題の内因性瞬目におけるtonic瞬目
瞬目発生が内的要因によって規定されている

場合は中断を入れず、内部に注意を向けているとするなら、内的な要因を変えることで瞬目数か外部に注意を向けているかを明確に区別すべは異なるはずである。視覚的なビジランス課題

きであろう。tonic な瞬目に注目した場合、そに従事しているとき時間経過とともに瞬目は増こで発生した瞬目が情報処理過程の何と対応し加する（ Carpenter, 1948; Stern, et al., 1994;ているかを明確に関連づけることがむずかし

Fukuda, Stern, Brown, & Russo, 2005）。とい。その意味では関連づけの容易な phasic 瞬

りわけ0.5秒以内の時間間隔で連続的に発生す目が重要な意味をもつ。

る瞬目（瞬目群発）は時間経過とともに顕著に増 加 す る（ 山 田、1991）。 田 中（1999) は、 覚

内因性瞬目におけるphasic瞬目

醒水準と瞬目との関係についても検討し、課題間欠的な刺激が呈示されている中で発生する

従事時間が長くなり覚醒水準が低下するにつれ瞬目について、Stern ら（1984）は、瞬目と刺て瞬目数は増加するが、あまりに覚醒水準が低激オンセットやキー押し反応との時間関係、あ下しすぎて睡眠間近になるとかえって瞬目数はるいは瞬目とターゲットやミス刺激との時間減少することを明らかにしている。

関係を調べるべきだと主張している。この考え朗読される詩に耳を傾けるなど外部に注意をが phasic 瞬目である。Stern らの研究とほぼ同向けているとき瞬目は抑制され、朗読された詩じ時期に、Fukuda & Matsunaga（1983）は、を思い出すなど内部に注意を向けているときは被験者に視覚あるいは音声課題に従事させ、被瞬目が多発する（ Wood & Hassett, 1983）。課

験者が刺激を待ちかまえているとき瞬目が徐々

題の困難度については、計算課題の困難度は瞬に抑制され始め、刺激を取り入れているときは目を増加させるが、視覚探索課題の困難度は瞬完全に瞬目が抑制され、情報の処理直後におい目数を変化させない（ Tanaka & Yamaoka,て瞬目が発生することを明らかにしている。こ1993）。また Doughty（2001) は、それまでのれらの研究がきっかけとなり、刺激と瞬目との瞬目研究を概観して、瞬目数に基準値というも関係を求める phasic 瞬目研究が盛んとなった。のはなく、課題内容によって瞬目数は上下する

Goldstein, Walrath, Stern, & Strock（1985）としている。たとえば、読んでいるときは毎分は、200ms と400ms の刺激の長さを弁別させ、7.9±3.3回、注視しているとき毎分14.5±3.3回、200ms の刺激に指上げ反応を求めた。そのと会話をしているとき毎分21.5±5.6回のようにき刺激の終了時から瞬目発生までの時間（瞬目― 30 ―

福田・早見・志堂寺・松尾：ビジランス課題中における持続性瞬目と一過性瞬目潜時）を求めると、200ms 刺激に対して瞬目え気づくのに、瞬目による200ms の暗闇には潜時が有意に遅れ、これが意志決定と関連し気づかないのである。このことについては、瞬ていると示唆した。Forgarty & Stern（1989）

目の前後で脳への光の入力が抑制されているこは、左右に配置された刺激への眼球運動（サッとが明らかにされている（ Volkmann, Riggs,カード）を求め、目標物に向かってサッカード

Ellicott, & Moore, 1982）。

を起こすとき瞬目は起きにくいが、目標物からこういったことから、情報が必要と判断され元の位置に向かってサッカードを起こすとき瞬

たときは瞬目が抑制され、情報が不要と判断さ目が付随しやすいことを明らかにしている。これたときに瞬目が発生し、それが時間とともにのことは刺激の処理の重要さによって瞬目発生変動すると示唆され、これらの瞬目活動は無意が異なることを意味している。また日本では、識のうちにコントロールされていることを意味自己関連刺激（ Ohira, 1995)、プライミング刺する。

激（ Ohira, 1996)、再認刺激（大平、1998）に対する瞬目、最近では意味プライミング刺激ビジランス課題（ Ichikawa & Ohira, 2004）に対する瞬目について、刺激の持つ自己関連性や意味的重要性にビジランス課題とは一種の監視課題で、たまよって刺激直後の瞬目発生が異なることが明らに起こる事態に対して即座の反応が求められるかにされている。

課題でもある。車の運転は、前方を注視しながキー押し反応と瞬目との時間的関連についてらハンドルとアクセル操作を持続する一方で複は、福田・松尾（1997）が、選択などの処理を雑な情報処理を必要とする一種のビジランス課

必要としないキー押し反応時には瞬目が反応直題である。たとえば、高速道路を運転している後に発生するのに対して、複雑な処理過程を含とき、前の車との車間距離を調整しながら、とめるとキー押し反応前に瞬目が発生することを

きどき出現する標識にも注意を向け、また必要報告している。このことは、phasic な瞬目がに応じて車線を変更するためにサイドミラーを情報処理終了にともなって生じる瞬目とキー押見ながらウィンカーを点滅させている。このよしによる意志決定にともなって生じる瞬目に分うに複雑な処理をしているにもかかわらず、長けられるべきこと、しかもその瞬目発生が情報時間運転を続けていると、疲労が蓄積し眠気が処理と意志決定という二つの段階に関連してい襲ってくることがある。このような状況では、ることを示唆している。このように phasic 瞬瞬目発生にも変動が生じるはずである。このよ目に注目すると、いろいろな認知過程と瞬目とうな課題中においては、tonic 瞬目と phasic 瞬の関連が明確になる。

目の両方を取り扱う必要がある。

内因性瞬目についてもう一つ興味深いこと

運転状況における瞬目を取り扱った研究には、瞬目によって目の前が暗くなったと感じなおいて、時間経過に伴う瞬目発生の tonic な変いことである。瞬目による外界の視覚情報が遮化について検討した研究は見られるが、瞬目の断される時間は約200ms である。光の点滅でtonic と phasic な変化の両者を検討した研究はあれば、これよりはるかに短い50ms 程度でさ数少ない。Tonic な変化に対応するものとして― 31 ―

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は、瞬目数、瞬目持続時間の変化が考えられる。

るときの瞬目は時間経過とともに増えていくこ

瞬目数とは、一定時間に起こる瞬目数で、通常とを明らかにしている。すなわち、時間経過と一分間に起こる瞬目数を瞬目率（ Blink Rate ）ともに減少していった瞬目は、課題への取り組と呼んでいる。また、瞬目持続時間とは瞬目みに慣れてきたためと考えられたのに対して、開始から瞬目終了までの時間を意味する。被時間経過とともに増加していった瞬目は疲労に

験者に １ 時間程度のビジランス課題を行わせよるものだろうと推論された。

るとき、時間経過ととともに瞬目数は増加しこのような知見から推察されることは、事（ Stern, et.al. 1994）、瞬目持続時間は長くなる故と直結しやすい信号や標識の見落としと（足立・濱田・中野・山本、2004）ことが明ら

Phasic な瞬目変化が関係するということであかにされている。

る。瞬目に関するパラメータについてはかなり

トラック運転シミュレーション時において事のことが明らかにされているにもかかわらず、故の前後における瞬目を調べた研究（ Dukes,

運転状況で用いられている瞬目パラメータは、Boulos, Ranney, Stern, Rogers, Knipling, &瞬目数や瞬目持続時間といった tonic な変化にCarroll, 1999）がある。インタラクティブな約過ぎない。

２ 時間のトラック運転シミュレーションにおい運転中は、それまでスムースにこなしていたて、トラック運転手にいろいろな運転操作（ハ動作に異変が起きることが少なくない。そのンドル・ブレーキ）を求め、操作によっては事ようなとき、自動車をコントロールしている故（車への衝突や歩行者をはねる）に56回巻き動作にはさまざまに逸脱した変化が生じると予こまれてしまうようにプログラムされている。

想される。とくに周辺刺激に目を向けてどのよ

そこでは、瞬目についていくつかのことが明らうに対処すべきかの意志決定が求められる。そかにされた。⑴平均より長い瞬目時間（眼瞼がのときの対処の内容によって瞬目発生にも変化下降し始めてから最下端部に到達するまでの時が現れると予想される。それらを明らかにする間）が事故前において急上昇した。⑵0.7秒かためには、長時間にわたるビジランス課題中のら2.4秒間の閉眼が事故前10秒間に生じた。こ反応パターンと瞬目パラメータの tonic およびのことは、運転中において閉眼時間が長くなる

phasic な面がどのように関連しているかを明と事故と結びつきやすいことを示唆している。

確にする必要がある。

Fukuda ら（2005）は、画面内の左右いずれかの周辺に ２ 秒ごとに400ms 間呈示される数

今後の研究の方向性

字刺激の中から指定された数字に対して反応を求める約 １ 時間のビジランス課題において、時

これから自動車運転研究に瞬目活動はどのよ間経過とともに増加する瞬目に対して、刺激とうな応用が可能だろうか。自動車運転は、周りの時間関係を調べた。その結果、周辺刺激を注の状況（速度、車間、信号、標識、車、人な視したまま瞬目をすることは時間経過とともにど）を読みとりながら、その場に合った複雑な減っていくのに対し、周辺刺激から中心に目を動作を長時間にわたって行うという一種のビジ戻すときの瞬目、周辺刺激に目を向けようとす

ランス多重課題である。これまでは tonic 瞬目― 32 ―

福田・早見・志堂寺・松尾：ビジランス課題中における持続性瞬目と一過性瞬目に焦点を当てた研究が主であった（ Stern ら、つれて瞬目持続時間が長くなることを明らかに1994；足立ら、2004）。これらの研究は、運転している。phasic 瞬目はキー押し反応や情報の時間経過とともに瞬目数が増加し、瞬目持続処理にとともに発生しやすいので、あまりに多時間が長くなるというものである。しかしながくの課題が混在してしまうと、どの刺激が瞬目ら、運転中は単調な課題を連続的に遂行していと関連するかが不明確になってしまう。その意るだけではなく、ときどきに出現する刺激を処味でも、厳密に統制された実験が必要である。

理する課題でもある。その意味でも、これから今後、tonic 瞬目と phasic 瞬目を統合した研究

は tonic 瞬目と phasic 瞬目の両面から見ていくが期待される。

必要があるだろう。たとえば、周辺に呈示される標識の認知と瞬目との関連は重要な指標とな

引用文献

る。Fukuda（2006）は、画面内の周辺部に間足立和正・濱田尊裕・中野倫明・山本新（2004）「ドラ欠的に呈示される刺激の持続時間を操作して、イバの意識低下検知のための動画像処理によるまば指定された刺激にキー押し反応を求めたときのたき計測」IEEJ Trans. EIS. 124(3) 776-783。

瞬目を調べている。その結果、刺激時間が長くBlumenthal TD, Cuthbert BN, Filion DL, Hackley

なると瞬目発生も遅れること、刺激の検出率がS, Lipp OV, & Boxtel AV, ( 2005 ) Committee

低下しても瞬目は発生し続けることを明らかに

report: Guidelines for human startle eyeblink

している。但し、検出できなかった刺激に対す

electromyographic studies. Psychophysiology, 42,

る瞬目は調べられていないので今後の課題であ1-15.

る。これらのことは、たとえば交通標識の確認

Carpenter A, (1948) The rate of blinking duringと瞬目発生という形で応用可能だろう。すなわ

prolonged visual search. Journal of Experimental

ち、重要な交通標識が現われたにも関わらず、

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その後に瞬目が発生しなければ、その標識に注

Carter RM, Hofstotter C, Tsuchiya, N, & Koch, C.
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意が向いていなかったと推論できる。

Proceedings of the Natinal Academy Sciences of

実験実施について、いきなりフィールド場面

the USA., 100(3), 1399-1404.

で行うのではなく、実験室の中で厳密に統制された実験を行い、どのような要因が瞬目活動とDoughty MJ, (2001) Consideration of three types of

結びつき、瞬目活動がどのような運転場面に応spontaneous eyeblink activity in normal humans:

用できるかを明らかにした後、フィールド実験

during reading and video display terminal use,を行う必要があるだろう。多くの研究が運転シin primary gaze, and while in conversation.

ミュレーション場面でハンドル操作を行わせた

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り（足立ら、2004）、ハンドル操作に加えて刺Dukes T, Boulos Z, Ranney T, Stern JA, Rogers

激呈示に対してキー押し操作を求めたり（清W, Knipling R, & Carroll R, (1999) Eye-acitivity

水・谷田・楠見・松永・志堂寺・松木、2004）

measures of fatigue and napping as a fatigue

といった課題である。足立ら（2004）は、時間

countermeasure. Final report of Federal Highway

経過とともにハンドルの横変位が大きくなるに

Administration (FHW A-MC-99-028) 1-65.

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