人間情報学会

Academy of Human Informatics

第 21回 人 間 情 報 学 会 ポ ス タ ー 発 表 集

2015 年 9 月10日

東京大学山上会館

第 21 回人間情報学会

ポスター発表集

目次

１．筋出力にオノマトペが与える影響について・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・P1
真下英明、川原靖弘

２．高齢者の「生きがい」の保持の要因に関する研究・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・P3
長坂令子、川原靖弘、戸ケ里泰典
３．周波数変化に着目した感覚ゲート機構コントロール検討・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・P5
新木安里子、片桐祥雅、川又敏男
４．嗅覚刺激に対する脳活動の機能的結合の解析・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・P7
上野太郎、松井恵未、青山敦
５．情動的韻律がラベルされた合成音声に対する感情弁別と深部脳活動・・・・・・・・・・・・・・P８
北村 剛、片桐 祥雅、高橋 淳二、戸辺 義人

６．超長周期心拍数変動の神経生理学的機序と臨床応用・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・P11
片桐 祥雅
７．在宅高齢者の認知機能とテレビ視聴・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・P14
荻原牧子、川原靖弘
８．ロボットの能動的な行動によるユーザの印象評価の向上・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・P16
岡田明帆、菅谷みどり
９．動詞産生タスクにおけるエラーの系統的構造と関連する深部脳活動・・・・・・・・・・・・・・・P18
今井絵美子、片桐祥雅、川又敏男
１０．音刺激に対する脳反応のフラクタル次元依存性・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・P20
川原靖弘、石井十三、片桐祥雅
１１．LC-MS/MS による環状ホスファチジン酸の定量法の確立・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・P22
清水 嘉文、後藤 真里、室伏 擴、室伏 きみ子
１２．約 10 万件の大量の心拍変動データに基づく自律神経機能と年齢、BMI との関係・・・P24
駒澤真人、板生研一、羅志偉

筋出力にオノマトペが与える影響について（第１報）
真下英明 1 川原靖弘１
1放送大学〒261-8586 千葉県千葉市 美浜区若葉 2−11

概要
背景と目的：オノマトペによる運動補助効果を用い、リハビリテーション分野における筋力改善介入方法を検討する。方法：今回の研究では１０人の被験者において筋力測定器を用い、関節運動を想起させる「ピン」と筋収縮を想起させる「ギュッ」の 2 種類のオノマトペを用い、大腿四頭筋により強い出力を生じさせることを目的としている。結果：2 種類のオノマトペによる有意な筋出力の差異が示された。考察：同じ運動においてもオノマトペが加わることでその様式が変化することが示唆された。結論：オノマトペによりより高い筋収縮を導くことで筋力の改善に貢献できる可能性があると考える。
。
キーワード： オノマトペ 筋力

本文

伸展運動における大腿四頭筋の最大随意筋出力を測定し【はじめに】た。

オノマトペによる運動補助効果はスポーツの分野にお今回使用したオノマトペは関節運動を想起させる「ピいて研究がなされその有効性が立証されている。もともと声を出すと筋出力が向上することは「シャウト効果」
として知られている。藤野 1 らはその音がオノマトペにすることで運動者には動技能の学習と遂行に貢献し指導に際しても効果的な教示法として頻繁に活用され効果を得ている。今回の結果からはあくまで筋出力の変化のみを示したものであるがオノマトペによりより高い筋収縮を導くことで筋力の改善に貢献できる可能性が示唆された。

ン」と筋収縮を想起させる「ギュッ」の2種類を用いた。

今回はこの効果をリハビリテーション分野における筋

２つのオノマトペはA（ギュッ・ピン）とB（ピン・ギュッ）に振り分け、被験者にはどちらがどの順番か判らないようにしてAかBを選択してもらった。教示は検者が口頭で行った。実験前に２回オノマトペを用いずに練習によって機器に慣れてもらったあとに計測した。データはトルク体重比（Nm/kg）として算出した。
【結果】
算出結果の平均値から筋収縮を想起させる「ギュッ」は平均 38.6Nm/kg の出力に対し、関節運動を想起させる「 ピ ン 」 で は 46.7Nm/kg と高い出力を示す結果を得た（表１）。また被験者全員「ピン」の方が出力が大きい
結果であった。平均点の差が統計的に有意かを確かめる
ために,有意水準 5%で片側検定の t 検定を行ったとこ
ろ,t(8) = -3.10, p = .007 であり,ギュッとピンの間に有意な差が見られた。

トルク体重比平均
Nm/kg

図１

38.6

ギュッ

力改善への介入方法へ応用できないか検討した。

46.7

ピン
【方法】
被験者は平均年齢 33.8±11.0 歳 の健常な男性10名（身長 166.4 ± 8.6cm ， 体 重 61.6 ± 14.3kg ， BMI23.3 ±2

4.0kg/m ）とした。
筋力測定にはアイソフォースGT360(オージー技研株式会社製・図１)を用い、等尺性の膝

0.0

11.8

23.5

35.3

47.0

【考察】
今回の結果より、「ピン」と「ギュッ」の二つのオノマ
表１
トペが筋出力なんらかの影響をもたらすことが示唆された。仮説として筋収縮を連想させる「ギュッ」というオ

1

58.8

ノマトペには、膝伸展の主動作筋である大腿四頭筋とともにその拮抗筋にあたる膝屈筋群の同時収縮を伴うため
主動作筋の収縮力や膝の伸展運動を阻害するのではないかと考えた。関節運動を連想させる「ピン」のオノマト
ペは膝を伸ばすだけを導き、上記のような問題を生じさせずに膝の伸展運動や大腿四頭筋の筋収縮が的確に行えると考える。今回の結果は大腿四頭筋の筋収縮にのみ着目した結果であるが、仮説における大腿四頭筋の収縮力の違いを示しているのではないかと考える。
【結論】
今回の研究では膝伸展運動におけるオノマトペの影響について筋出力に違いがあると仮説を立て筋力測定器を用いて立証を試みた。結果として被験者全例において関節運動を想起させる「ピン」の場合に筋出力が大きくなる傾向をみた。今回は筋力のみについて検討したが、今後はその収縮特性について表面筋電図などを用い検討を進めたいと考える。

文
1.
2.

献

樋口貴広,”運動障害に対する教示法の考え方”,理学療法 26(12),pp1419-1423,2009
藤野良孝,”スポーツオノマトペーなぜ一流選手(トップア
スリート)は「声」を出すのか”,小学館,20082高齢者者の「生きがい」保持の
の要因に関
関する研
研究
長坂令子

川原靖弘

戸ヶ里泰典

放送大学

〒261-8586

千千葉市美浜区若葉
葉２－１１

概要
高齢者が
が「生きがい」を持つことがが国の健康増進進指針に組み込
込まれ、地方行
行政において も高齢者に「生きがい」を持たせる取り組みが散見されるようになった。 本研究では、「生きがい」をを持つ要因を探探ることを目的に、「好きな活動」の継続願望
望の要因を探ることに焦点ををあてアンケーートを実施したた。結果の共分
分散構造分析ににより、特に 65 歳以以上では「好き
きな行動」の継継続願望の要因
因が「交流」因因子から強く影
影響を受けていいることが示さ
された。
キーワード
ド：

生きがい 介護予防 健康増進 SOC SEM
M

背景と目
目的
高齢者が
が「生きがい」をを持つことが国の健康増進指針
針に組み込まれ、近年の「健康寿寿命」の延伸と「生活の質」のの向上「健康日本２１」を受け、各自治治体では「生きが
がい」
のための「
をもつこと
とを重点に高齢者者対策が実施され先進事例も見
見受け
られる。本
本研究では「大切切にしている活動動」を調査し、「「生きがい」の保保持の要因を探る
ることを目的とした。

方法2014 年 6 月～2014 年 9 月において、A 病院ドック・健
健診受
診者等を対
対象とし、機縁法
法による自記式調査票を用いて
て集合
調査を行っ
った。調査人数はは 450 人で、そのうち 383 人の
の回答
を得た（回
回収率 85％）。調
調査票では、「大大切にしている活活動」
について、活動に対する印
印象や取り組み方に関する質問
問に対えば「好きなことが出来ている」「やっていて楽し
して、例え
しい」
「健康に良
良いと思う」など
どに１（全く思わない）から５
５（と
てもそう思
思う）の 5 件法でで回答するようにした。同時に
に SOC
（首尾一貫
貫感覚、Sense off Coherence）に関する調査票を
を実施
した。これ
れらの調査票を用用いた横断研究デ
デザインにより 、「大切にしていいる活動」の継続
続要因について共分散構造分析
析によ
り解析した
た。分析は、64 歳以下と 65 歳以以上と 2 群に分分けて行った。

図 1-2 確認的因子分析
確
析（65 歳以上）
表 1 図 1 におけ
ける適合度

図 2 は各潜在変数数間の相関を示ししている。適合合度は表 2 の通りである。40-64 歳の群では「SSOC」と「前向きな姿勢」の間に有意な相関
関（ｒ＝0.36）、「SOC」と「メリット」ととのの間間にも有意な相関
関（ｒ＝0.35）がが認められた。ままた、「前向
きなな姿勢」と「メリリット」との間 に有意な相関（0.26）が認めらられた（図 2-1）。65 歳以上の群も間に有意な相も同様の項目間関がが認められた（図
図 2-2）。

結果
有効回答
答 355 人（79％））（SOC を除き欠欠損値 1/3 まで有
有効）
中、分析は
は 40-64 歳群 193 人と 65 歳以上群 150 人の 2 群
群に分
けて共分散
散構造分析を行っった。その結果、、5％水準ですべ
べて有意である推
推定値（標準化推推定値）が得られた。図１は「
「大切
にしている
る活動の充実感」」の確認的因子分析を実施した
た結果
を示してお
おり、適合度は表
表１の示す通りであった。40-664 歳
群では「好好きなことが出来来ている」に係数数が 0.87 である
ること
から「大切
切にしている活動
動の充実感」に影響を与えるこ
ことが
確認できた
た（図 1-1）。65 歳以上群では「やっていて楽ししい」に係数に 00.90 であり影響をを与えることが確認できた（図 1-2）。

図 2-1 各潜在在変数間の相関関関係（40-64
4 歳）

図 1-1 確認的的因子分析（400-64 歳）3

図 2-22 各潜在変数間間の相関関係（65 歳以上）
表 2 図 2 のおける適合
合度表
図 3-2
3 「大切にしてている活動の充充実感」に影響を与える要因
以上）
分析（65 歳以は、図２で分析しした各潜在変数間の相関をみてて「大図 3 では切にしていいる活動の充実感感」に影響を与ええる要因を探索しした。
適合度は表
表３の通りである
る。40-64 歳群に「メリット」 から
係数が 0.5４であることかから「大切にしてている活動の充実
実感」
与えることが確認認できた（図３－１）。65 歳以
以上の
に影響を与
群でも係数
数 0.5６とさらにに影響の強いこととを示した。

表 3 図 3 における
る適合度表

考察
察
「健康に良い」や「や「得意なこと」」よりも「好きなことが出来てている」への係数数が高いことから
ら「大切にしている活動の充実実感」は「好きななことが出来ていいる」項目に強強く表れると言ええる（図 1-1）。
「大大切にしている 活動の充実感」要因が「メリッット」因子から強強く影響を受けてて、「講演会などどで共通の友
人が
が出来る」
「技術を
を高めることが 出来る」項目がメリットの高ささの評価にあるとと 40-64 歳群ではは認められた（図 3-1）。65
歳以以上群では「大切切にしている活動
動の充実感」は
は係数の高い「ややっていて楽しいい」項目に強く表表れる（図 1-2）と言え、要因
因は「メリット」から認められ、「メリット」かから「チームで協協力して競技するる」への係数が高高いことから、メリットの評価
価は友人との協力
力の度合いに強強く影響を与えるといえる（図
図 3-2）。また「メメリット」と「首首尾一貫感覚」、「人生・生
活にに対する前向きなな姿勢」は相関関関係を持つことからこれらも「「大切にしている
る活動の充実感」」に影響を与ええている。65歳以以上の群では「ややっていて楽しいい」ことがあると生活の質を高高められその要因
因に友人と協力ををするなどの「「メリット」
が影
影響し、
「生きがい
い」を持ち続け る要因と考えらられる。このこととは、楽しいこととを見つけていく
くことも地域やや自治体、個人ととしても大切なこことと考えた。

図 3-1「大大切にしている活
活動の充実感」に影響を与えるる要因分析
析（40-64 歳）

文[1][2] 「健康寿命」
」辻 一郎
第1刷
[3]

献

「 ア ク テ ィブ ・ エ イ ジ ン グ ー そ の 政 策 的 枠 組 み 」(ActiveAgeing
g:A Policy Framewwork）2002 年４４月、スペイン・マドリッッドで開催されたた第２回国際連合高齢者問題世界会議にに WHO が提出

株
株式会社

麦秋
秋社

1998

平成２４年７月健康日本 21（第２次）「生きがい支援活動」の重要性（1989 年体体系的施策）「高
高齢者の健康
寿命の更なる
る延伸、生活の質
質の向上」などが基本的な
考え方

［４］
は
ー共同体の内「生きがい」はいかにしてつくくられるのかーと外との関係の再と再編―川床靖子 大東文化大学
学紀要＜社会科学編＞第５２号
科号（２０１４）

4

周波
波数変化
化に着目した感覚覚ゲート
ト機構コントロー
ールの検
検討
新木安里子
子1

片桐祥雅
雅 1,2

川又敏男
男1

1 神戸大学
学大学院保健学研研究科 〒654-0
0142 兵庫県神戸戸市須磨区友が丘
丘 7-10-2
2 国立研究究開発法人情報通通信研究機構 〒184-8795〒
東京
京都小金井市貫井
井北町 4-2-1

概要

メロデ
ディは記憶学
学習を促進ささせることがが知られていいるが、その機序は未だ 明らかでない
い。我々
は、メロ
ロディ構成要要素の周波数数の変化が記記憶促進に関関与するという仮説を立 て、事象関連
連電位計
測により
り周波数変化化に対する脳脳の反応を検検討した。そその結果、ターゲット弁別
別に周波数変変化を利用する場
場合、P50 が増強するこがことが確認さされた。これれは、周波数
数変化が刺激入
入力時の感覚覚ゲートをコントトロールし、無意識下のの注意を喚起起することをを示唆する。この周波数変変化による感感覚ゲー
ト制御は
は、記憶過程程促進へ寄与与している可可能性がある。
キーワード
ド： 記憶 メロ
ロディ 感覚ゲート機構
グラント：科研費 基礎研
研究( C ) 25420
0236

事象
象関連電位

1. はじ
じめに
記憶学習
習の方法として、ターゲットとなる言葉
葉を曲
にのせて歌
歌い記憶を促進
進させる方法があり、リハ ビリ
テーションなどへ応用されている。しかし音楽は メロ
ディやリズム等多くの要素を含むため、記憶に関 連する要因の分分析は複雑化しやすく、メカニズムにつ いては不明な点も多い。そのため、今回我々はメロデ
ディの構成要素である周波数変化のみに着目し事象関連
連電位（Event reelated potentialls; ERP）を用いた実験を計計画した。実験 はメロディのの要素を簡素化化するために C 音(261Hz)とと G 音(392Hz)ののみを用い、EERP の指標と してP50 を用いた。P50 は感
感覚ゲート機構の指標とさ れている。感覚覚ゲート機構とは、人が受け取った感覚 情報機構の中から、侵害となる刺刺激をフィルタリングする機であり、情情報処理プロセスの初期にあたる前注意
意的な反応過程［1］である。この感覚ゲー
ート機構は、侵侵害刺
激から高次
次の脳機能を守る役割［2］を担っており 、統患者では感覚ゲート機構の働きが低下し 、感
合失調症患
覚刺激入
入力過多によりり、様々な精神神症状が出現 する［3,4］という報告があある。この感覚ゲート機構の 機序は解明されれていないが、コリン、ドーパミン作動 性といった複数数の神経伝達物質の関与が指摘されてお り、
海馬・視床
床が主要な部位位である［3,4
4,5］ことから 、記憶に関連した機構であると予測される。そのため 、メ機構
ロディの基基盤である周波数の変化が、感覚ゲート機
へどのように影響するのか検討することにより、 音楽的要素を用用いた記憶学習提示方法の一助となる可可能性がある。
本実験では、周波数変化を利用したターゲット 弁別
課題を実施
施し、周波数変化が記憶過程の前段階に おける注意機能
能、感覚ゲート機構にどのように影響す
するの
か、周波数
数を意図的に変化させることによる記憶
憶促進への効果について検討する。

2. 方法
法
健常ボランティア 3 名（男性名
2 名、女性 1 名） を対よる ERP を 3 条件下で計測し た。
象として、聴覚刺激によ
刺激は、注
注意機能の検査査方法の一つでである、continnuous
performannce test(CPT)課題中の、視覚的に提示さ れたターゲット「7」に対するボタン押し反応時間を測 定する simplee response time(SRT)を、数字を読み上
上げる
聴覚刺激へ
へ変換し、それ
れをコントローール条件（実験験 1）

して提示した。実験 1 は、聴聴覚提示されるる全ての数とし字のの音声は C 音(261Hz)で提示示した。さらにに、実験 2ではは、ターゲットトとなる「7」をを、音の周波数数変化で判断でできるよう、「7
7」のみ G 音(3992Hz)を割り当当てて提示した
た。実験 3 ではは、引き続き「「7」は G 音のみみで提示したがが、ターゲット
トが周波数だけけでは判断でききないよう「7」以外の音も G 音で提示したた（図 1）。各刺刺激は 200
試行
行（標的刺激 60
6 回）、刺激間間間隔 2000〜2
2500ms、それぞぞれの実験時間間は 8 分程度ととした。対象者には、「7」が聞聞こえたときにに PC のスペーースキーを押す
すように提示しし、ERP に加ええ、各課題の反反応時間も測定定した。対象者
者には口頭にてて実験への同意
意を得て実験をを実施した。

図１実験課
課題
実験１：音韻のみを変変化となる「7」を音のの周波数変化で判断断できるよう実験２：ターゲットと「7」のみ G 音を割り当てて提示音
示「7」は G 音ののみで提示したが、ターゲットが周波波数だけでは
実験３：
判断できないいよう「7」以外のの音も G 音を割り当当てて提示

3. 結果と考察
察
今回の実験では
今
は、周波数変化化を利用してののターゲッ
ト弁
弁別課題を実施施した。結果、 周波数のみをを利用して弁別
別可能な課題でであった実験 2 において、対
対象者全て
に P50
P が観察されれ、特に対象者者 2 では、明瞭
瞭な P50 の
ピー
ークを認めた（図 4）。さらにに、P50 相対面
面積量（図3 相対値、図相4：灰灰色提示）に関関しても実験 2 が高い値を示示した。また、反応時間につついても全対象
象者において最最も実験 2 が速速い結果となっった(図 2)。反反対に、音韻ののみを変化させせた実験 1 では
は、反応時間も最も遅く、P50
0 は明瞭には観観察されなかっった。これらかから、周波数変変化を音韻変化化と比較するとと、感覚ゲート
ト機構の制
御ががトップダウンン的に可能でああり、無意識下
下の注意喚

5

図2

図3

対象者毎の反応時間・平均反応時間

起がより初期の段階で可能である可能性が考えられた。
これは、幼児が言語学習をする際に、まず言葉の音の全体的なパターンを習得し、そのメロディ(周波数変化)にのせて言葉を記憶していく［6］という言語学習の神経機構が、成人においても記憶形成の基盤である可能性が示唆されたことを示す。また今回、対象者 3
では選択的注意の指標である N100 が、実験 2 の標的標準刺激間では差が無かったにも関わらず、反応速度

図4

は最速であったことから、感覚ゲート機構による入力
される感覚刺激量の抑制は、神経反応速度にも影響している可能性が予測された。今回の結果から、周波数変化が感覚ゲート機構をコントロールできる可能性が示唆されたが、対象者によって波形の違いもみられていたため、個人特性によるゲート機構と記憶の関連や、周波数変化による感覚ゲート機構の解放・抑制時の記
憶学習効果の差異等についても検討していく。

対象者毎の ERP 波形（Cz）

上段：標的(Go)刺激：実線 と標準(Nogo)刺激：点線

文

P50 の相対面積量

献[1] David L. Braff , ‘Sensorimotor Gating andSchizophrenia Human and Animal Model Studies’
Archives of general psychiatry. 47(2): 181-188. 1990
[2] Venables, P. Input dysfunction in schizophrenia. In:
Maher, B.A., ed. Progress in Experimental
Personality Research. New York: Academic Press,
Inc., 1964. pp. 1-47.
[3] Adler LE, Olincy A, “Schizophrenia, sensory gating,and nicotinic receptors.” Schizophr Bull. 24(2):下段：標的刺激と標準刺激との差

189-202.1998[4] R.Freedman, Lawrence E. Adler ‘NeurobiologicalStudies of Sensory Gating in Schizophrenia’
Schizophrenia Bulletin. VOL.13.N0.4, 1987
[5] 平野羊嗣, 鬼塚俊明,神庭重信:音に対する感覚フィルタリング機構,九州大学大学院医学研究院精神病態医学 臨床脳波 49(1): 56 -64 2007
[6] Eric R.Kandel, ‘Principles of neural science’pp.1321-1345,Medical science international,20146嗅覚刺激に対する脳活動の機能的結合の解析
上野太郎 松井恵未

青山敦慶應義塾大学環境情報学部 〒252-0882 神奈川県藤沢市遠藤 5322

概要
背景と目的：嗅覚は, 空気中の化学物質を知覚して周囲の環境を察知する役割を担っており，前頭前野眼窩部や側頭部島葉等の関与が分かっている．しかしながら，脳部位間の機能的結合について調べた研究は殆どない．
方法：8s 周期で変化する視覚的手掛かりに合わせて実験協力者に腹式鼻呼吸を行ってもらい, 吸気時に嗅覚刺激（レモンエッセンス）を両鼻腔に与えたときの脳波を計測した.
結果：嗅覚刺激に対する脳波を加算平均したところ，前頭前野や側頭部に顕著な活動が断続的に見られた. また
背景脳波を対象として機能的結合を調べたところ，前頭前野と側頭部間のコネクションの確立が認められた．
考察：嗅球から嗅結節，視床背内側核を介して眼窩部に行く処理系と嗅球から島葉や嗅皮質へ向かう処理系が大脳皮質において機能的に連携することで，より高次の嗅覚処理を行っていると考えられた．
キーワード： 嗅覚 EEG（脳波計）

機能的結合1.まえがき3.結果と考察

嗅覚は, 空気中の化学物質を知覚して周囲の環境を察知するのに重要な役割を担っている. 特に人間の嗅覚情報は，他の感覚や高次の認知，記憶との関連が深
いため,大脳皮質下の脳部位だけでなく大脳皮質の脳部位も大きく関わっていると考えられ，脳波（EEG）[1]や脳磁図（MEG）[2,3]によって研究されてきた．これらの研究によって，大脳皮質においては，前頭前野
眼窩部や側頭部島葉等が重要だということが分かっているが，脳部位間の機能的結合について調べた研究は殆どない．そこで本研究では，視覚的手掛かりに基づ
いて実験協力者の呼吸統制を行い, 吸気時に嗅覚刺激を両鼻腔に与えたときの脳波を計測して機能的結合の解析を行った.

嗅覚刺激に対する脳波を加算平均したところ，図 2のように，前頭前野や側頭部に顕著な活動が断続的に見られた.これは，眼窩部や島葉が活動源であるという先行研究[1–3]の結果と一致する．次に眼窩部と島葉近傍のチャネルを選択し，加算平均前の背景脳波を対象として脳部位間の機能的結合を調べたところ，眼窩部
近傍と島葉近傍のコネクションの確立が認められた．
大脳皮質下における嗅覚情報は，嗅球から嗅結節，視床背内側核を介して眼窩部に行く経路と嗅球から島葉や嗅皮質へ向かう経路に分かれる．したがって，二つの処理系が大脳皮質において機能的に連携してより高次の嗅覚処理を行っていると考えられた．

2.方法
健常な大学生 3 名を対象として嗅覚刺激を提示し，64 チャンネル EEG システム（actiCHamp, Brian Products）
で脳活動の計測を行った．嗅覚刺激として，レモンエ
ッセンスの香り（浅古香料化学）を使用し，嗅覚刺激システム（図 1 上段）のチューブを実験協力者の両鼻腔内に設置した．また外側と内側の円の間を周期 8 s
で往復する円を視覚提示し（図 1 下段），円の拡大時には鼻吸気，円の縮小時には鼻呼気を腹式で行うように指示した．円が拡大を開始して 1– 2.5s 後に 1 回の嗅覚刺激を提示し，1 ブロックを 280s として合計 3 ブロッ
クとし，105 回試行を行った．嗅覚刺激の提示時以外には，常に空気を鼻腔に流した．

図 2 嗅覚刺激に対する加算平均波形（左）および等電位図（右）．

4.今後の展望
今回，嗅覚システムの確認ができたため，実験協力者を増やすと共に活動源推定を行う．また別の香りを使用した実験を行い，機能的な違いを調べる．

文

図１ 嗅覚刺激システム（上段）と呼吸統制のための視覚的手掛かり（下段）．

献[1] S. Lenk, et al., "Olfactory short-term memory
encoding and maintenance - an event-related
potential study", Neuroimage 98, pp. 475–486, 2014.
[2] 外池光雄，“嗅覚の非侵襲脳機能計測”，耳鼻咽喉科・頭頸部外科 85, pp. 954–961, 2013.
[3] M. Tonoike, et al., "Ipsilateral dominance of humanolfactory activated centers estimated fromevent-related magnetic fields measured by
122-channel whole-head neuromagnetometer using
odorant stimuli synchronized with respirations", Ann
N Y Acad Sci 855, pp. 579–590, 1998.

7

情動的韻律がラベルされた合成音声に対する感情弁別と深部脳活動北村 剛 1 片桐 祥雅 2 戸辺 義人 1 高橋 淳二 11 青山学院大学 理工学部 〒252-5258 神奈川県相模原市中央区淵野辺 5-10-1
2 神戸大学大学院 保健研究科/国立研究開発法人 情報通信研究機構 〒654-0142

兵庫県神戸市須磨区友が丘 7-10-2

概要
本研究では、脳波による深部脳活動度評価法を用いて、韻律から感情を知覚する際の深部脳活動度の時間的変化
を go/nogo パラダイムに基づく実験により明らかにした。その結果、音声のキューに対して深部脳活動は抑制された後、亢進することが明らかとなった。単純な音のキューに対しては深部脳活動の抑制は微弱であることから、感情認識では深部脳活動を一時的に抑制して前頭皮質で処理することが必要であることが推察された。
キーワード：深部脳活動 後頭部α2 強度 感情 認知
グラント：科研費 基盤研究（C）25420236

1. 背景・目的

2.2 プロトコル

音声コミュニケーションにおいて韻律には語の意味のみならず，話し手の意図や感情を聴き手に伝える機能がある．韻律を制御する能力が低下することで良好なコミュニケーションが成立しないと QOL が著しく低下する．韻律制御能力低下には右半球損傷のほかにもパーキンソン氏病，自閉症，気分障害といった神経性障害を含む様々な要因[1-3]があるが，いずれの場合にもこうした QOL 低下が問題となっている．このため，韻律制御能力を回復するための統一的な神経科学的基盤が求められている．
感情的プロソディ(韻律)の理解と産生に係る脳機能
ネットワークの静的構造は機能的核磁気共鳴画像法(fMRI)により明らかにされつつある．特に韻律から感情を理解するとともに感情的韻律を産生するときに共通に働く部位として前頭皮質が同定されており[4]，情動の処理に関わる辺縁系や基底核等の深部の神経核を含む脳機能ネットワークの中で中心的な役割を果たしていると考えられている．fMRI では脳血流変化を介して神経活動を評価していることから時間的な限界[5]があり，音声から識別する際に働く脳機能ネットワー
クのダイナミックスを明らかにすることが課題となっていた．しかしながら，神経活動を直接評価する脳波から深部脳活動を評価する方法(EEG 後頭部アルファ波強度揺らぎを用いる方法)[6,7]を基盤に，名詞提示に対して最適な動詞を産生するタスクにより，語産生における前頭皮質と深部脳活動の同期的相互作用が明らかにされつつある[8]．本研究では，先行研究の方法論(methodology)に基づき，感情理解における深部脳活動のダイナミクスを実験的に明らかにすることを目的とした．

本研究では，情動的韻律がラベルされた 3 から 4 モーラの名詞の提示に対し，ターゲットとなる感情がラベルされたものを選別するというタスクを採用した(Ea,Eb 課題)．このタスクは go/nogo パラダイムに基づき設計されたものであり，不定時間間隔（2500 ～
3500[ms]）で名詞提示に対しターゲットとなる感情がラベルされていると理解した時にボタンを押すように被験者にあらかじめ指示した．さらに被験者には，実験中は閉眼状態を維持すること，ボタンは利き手の人
差し指を常に使用することを指示した(図 1)．
試験に用いた名詞は，NTT データベースより単語親密度が 5.5 以上のものから抽出した．ラベルする感情
は，
「快活」
「怒り」
「哀しみ」
「落胆」
「照れ」
「クール」
とし，感情をラベルしない「普通(通常)」をコントロールとして加えた．これらの感情は Plutchik の情動の輪[9]を基に「快活」「怒り」「哀しみ」は 2 次感情(joy,anger, sadness)，「落胆」は 2 次感情(sadness, disgust,surprise)の組み合わせ，「照れ」は 2 次感情(anticipation,joy, trust)の組み合わせとした．また，「クール」はこれらに当てはまらない，“linguistic prosody”であると定義した．
音声合成ソフト(株式会社フロンティアワークス社，
Cevio Creative Stdio)を用いて実験で用いる感情がラベ
ルされた名詞刺激を作成した．音声合成ソフトの感情
ラベリング機能は情動的韻律の物理的解析と聴覚印象の経験則に基づき開発されたものであり，感情移入による方法よりも安定的にかつ大量に刺激サンプルを生成することが可能であると考えたからである．
また go/nogo 課題では，感情理解に無関係な刺激に対して行動(ボタン押し)する過程の脳活動が含まれると予想されることから，標準注意検査で用いられている Continuous Performance Test と同様に，非言語である
ビープ音(1000[Hz], 70[ms])に対してボタンを押す課題(SRT 試 験 ) ， 異 な る 二 つ の 周 波 数 の ビ ー プ 音(1000Hz/2000[Hz], 70[ms]）からターゲットを選別してボタンを押す課題(X 課題)を行い，感情識別課題の結果と比較検討することとした．

2. 方法
2.1 被験者
青山学院大学倫理委員会承認の下，健常ボランティ
アを募集し，インフォームドコンセントが得られた 4名(20 代男性 3 名，女性 1 名，全員右利き)を対象に実験を行った．実験開始前に口頭で健康状態に問題のないことを確認した．

8

X 課題では E 課題と同様に-500[ms]付近において活動が下降し(一時抑制），0[s]に向かって再び活動が上昇する傾向が見られた．一方で SRT 課題では DBA の大
きな変動が見られず，ボタン押し（0[s]）直前での活動の下降(抑制)も見られなかった．
また，Ea, Eb, X 課題において SRT 課題と比較して-1～0[s]間の深部脳活動の変動幅が大きくなる傾向が見
られた．

3. 結果
Ea, Eb 課題は，3 話者計 9 種類の情動的韻律がラベルされた名詞を各感情ごとに 30 語用意した．ターゲッ
トの感情がラベルされた 30 刺激と，それ以外の感情がラベルされた 240 の刺激サンプルの中からランダムに抽出した非ターゲットの 60 刺激の合計 90 刺激を準備した．ターゲットとなる感情は快活(元気)と落胆(落ち込み)の二つとし，それぞれタスク Ea, Eb とした．課題の呈示順の影響を排除するためにクロスタスクデザイン(タスク Ea, Eb を交互に施行)を採用し，各タスクを2 回ずつ行った．被験者にはあらかじめ話者や感情の数を伝えず，実験前の慣れを排除した．
事象関連電位 DBA(左右両側平均)の解析結果を図 2に示す．図は刺激知覚前 200[ms]までの平均値を基準として DBA の事象に関連した変動を示すものである．
各グラフの太線は全被験者の平均，その他のグラフは各被験者の結果を示している．加算平均後もグラフの著しく大きな変化率が見られた被験者 1 名のデータは分析から除いた．
Ea, Eb 課題においては-500[ms]付近において活動が下降し(抑制)，0s に向かって再び活動が上昇する傾向が見られた．クロスタスクデザインおよび左右差(O1，O2 電極)での値の差は見られなかった．またターゲッ
トの感情の違いによる差として，Eb 課題においては各
被験者，試行回数によって活動にばらつきが見られた．
X 課題は 2 種類のビープ音，SRT 課題は 1 種類のビープ音を用意した．X 課題は 30 刺激の go 課題，60 刺
激の nogo 課題，計 90 刺激を準備した．また SRT 課題
では 90 刺激の go 課題を準備した．被験者にはあらか
じめビープ音を提示し，刺激(ビープ音)を認知した際にボタンを押すことを指示して実験を行った．

←Reaction

30
20
10
0
-10
-20
-30
-40

Eb課題（Target:落胆）

40

deep-brain activity[μV2]

国際 10-20 法に基づき，サンプリング周波数 512[Hz]，
電圧分解能 24[bit]，乳頭骨(A1-A2)基準による脳波計測を行った．先行研究[8]と同様に後頭部に配置した電極(O1, O2)で観測される脳波からエポック時間１秒でα2 帯域(10-13Hz)成分を抽出し，α2 パワーの時系列データを算出し，深部脳活動度(Deep-brain activity: DBA)とした．音声刺激毎に開始の時間マーカを入れるとともに，被験者のボタン押しに対する時間マーカも記録した．これらのマーカを元に DBA を切り出し加算平
均した．

30
20
10
0
-10
-20
-30
-40

X課題

40

deep-brain activity[μV2]2.2 計測および解析

30
20
10
0
-10
-20
-30
-40

SRT課題

40

deep-brain activity[μV2]

図１. 課題の流れ

deep-brain activity[μV2]

Ea課題（Target:快活）
40

30
20
10
0
-10
-20
-30
-40
-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

Time[s]

図 2. 各課題における事象関連深部脳活動

4. 考察
事象関連 DBA は E 課題及び X 課題において知覚直前（ボタン押し）に活動が抑制されることが見られた．
一方で SRT 課題では活動の抑制は小さい傾向が見られた．このことから感情の識別では，音声のピッチ（周波数）識別と同様に，皮質における処理を必要としていることが示唆された．
先行研究において，情動に係る課題では深部脳が活動しており，一方で演算課題では，深部脳の活動量は小さいことが報告されている[10]．この結果より周波数を識別する課題(X)は感情を識別する課題(E)と同じ深部脳を使う情報処理回路を使うことを示唆している．
その同じ回路とは，刺激に対して DBA が抑制され，9

刺激応答時に増大するという一連の変化が大きいことであり，刺激に応答するだけの単純な SRT 課題ではこのような DBA の変化が小さいことを特徴とするものである．
こうした一連の反応の幅(変動幅)と深部脳活動とが相関するならば，感情を識別するときも単純に音の高さ(周波数)を識別するときも深部脳活動を大きく賦活することが示唆される．
一方，SRT 課題では，刺激応答が皮質の判断を必用としない下位の脳の回路で制御されていると考えられることから，DBA の変動幅が小さいことは皮質―深部脳の相互作用が小さいことを示唆する．
感情理解と音の周波数識別とが同じ深部脳活動パターンを示したことから，感情理解の基盤には周波数識
別の脳機能回路が存在することが示唆された．ゼロ歳
児は，言語習得過程でまず韻律を学習し，そのパターンを頼りに語の意味理解と発話の能力を習得する．こうした言語学習において韻律の構成要素である周波数の識別はなによりも重要であったと考えらえる．こうした言語学習の基盤となる脳の回路は成人になっても残存しており，これが感情と周波数を識別する共通の回路の存在を示唆している．

文[9] R. Plutchik, “THE EMOTIONS,” University Press ofAmerica, 1991.
[10] 今井 絵美子, 片桐 祥雅, 川又 敏男, “情動的
/非情動的認知課題における phasic/tonic 深部脳活動,” 電子情報通信学会 HCG シンポジウム
2014, (C-2-3), 下関 2014.

献[1] J. Uekermann, M.A. Hamid, C. Lehmkamper, W.
Vollmoeller, I. Daum, “Perception of affective
prosody in major depression: Alink to executivefunctions?,”
JounalofInternational
Neuropsychological Society, 14, 552-561, 2008.
[2] R. Paul, A. Augustyn, A.Klin, F.R. Volkmar,“Perception and Production of Prosody by Speakers
with Autism Spectrum Disorders,” Journal of Autism
and Developmental Disorders, Vol.35, No2, Apr2005.
[3] C. Breitenstein, D.V. Lancker, I. Daum, C.H. Wasters,“Impaired Perception of Vocal Emotions in
Parkinson’s Disease: Influence of Speech Time
Processing and Executive Functioning,” Journal ofBrain and Cognition, 45, 277-314, 2001.
[4] L. Aziz-Zadeh, T. Sheng, A. Gheytanchi, “Common
Premotor Regions for the Perception and Productionof Prosody and Correlations with Empathy andProsodic Ability,” PLoS One, vol.5(1), e8759,
Jan.2010.
[5] R.J. Willams, K.L. McMahon, J. Hocking, D.C.
Reutens, “Comparison of Brack and Event-RelatedExperimental Designs in Diffusion-Weighted
Functional MRI,” JOURNAL OF MAGNETICRESONANCE IMAGING, 00:00-00, 2013.
[6] T. Bohgaki, Y. Katagiri, M. Usami, “Pain-Relief
Effects of Aroma Touch Therapy with Citrus junos
Oil Evaluated by Quantitative EEG Occipital Alpha-2
Rhythm Powers,” Journal of Behavioral and Brain
Science, 4, 11-22, 2014.
[7] K. Omata, T．Hanakawa, M. Morimoto, M. Honda,“Spontaneous Slow Fluctuation of EEG Alpha
Rhythm Reflects Activity in Deep-Brain Structures: A
Simultaneous EEG-fMRI Study,” PLoS One, vol.8(6),e66869, Jun.2013.
[8] 今井 絵美子, 片桐 祥雅，関 啓子，川又 敏
男，“プロソディ産生と前頭―基幹脳活動との関係”，電子情報通信学会論文誌 D, Vol. J97-D, No1,
pp. 126-134, 2014.

10超長周期心拍数変動の神経生理学的機序と臨床応用
片桐祥雅 1,2
1 神戸大学大学院保健学研究科 〒654-0142 兵庫県神戸市須磨区友が丘 7-10-2
2 国立研究開発法人情報通信研究機構 〒184-8795 東京都小金井市貫井北町 4-2-1

概要
0.04Hz 以下の心拍数の超長周期変動(VLF)は血圧調節ホルモン（レニン・アンジオテンシン・アルドステロン）
システムあるいは体温調節による発現されるとされているが，矛盾なく説明できる生理学的基盤は未だ確立されていない．本研究では VLF の概日リズムからその発現機序がコルチコトロピン分泌ホルモン（CRH）－副腎皮質
刺激ホルモン（ACTH）の活動に相関することを明らかにした．さらに臨床試験により VLF による各種疾患（循環器，内分泌ならびに精神医学等に係る疾患）のリスク評価が可能であることを示した．
キーワード： heart rate variability, very low frequency, time-frequency analysis, CRH-ACTH, circadian rhythm
特記事項：グラント：科研費 基盤研究（C）25420236

1. 背景
VLF

30
20
10
0

14

16

18

20

22

24

26

28

Plasma ACTH

30

32

SLEEP

SLEEP
0
12(noon)

4pm

8pm

24(midnight)

8am

12(noon)Time

Fig. 1 a: 実験による VLF の時間推移, b: 血漿 ACTH の時間推移(文献[6])．VLF は睡眠中（24～30 時）に高い．

40

20

0
26.0

26.2

26.4

26.6

26.8

27.0

27.2

27.4

27.6

27.8

28.0

Time(hr)Fig. 2 バースト的挙動を示す VLF の時間的挙動．

a

50

40

VLF

VLF

c

50

40

3. 結果

30

30

20

20

10

10
0
27

0
0

2

4

LF(ms^2)

28

b

29

30

31

BodyHeat(deg)

60

d

50
40

VLF

40

VLF

健常者に対する試験では，巨視的には VLF は夜間の睡眠中に高く昼間に低いという概日リズムは被験者に依存せず一般的傾向として認められた．Fig.1a は典型例である．一方，微視的には VLF はバースト的挙動が認められた(Fig. 2)．こうした VLF と，体表温度あるいは心拍数との間に有意な相関は認められず，LF 及びHF との間ではカオス的な変動が認められた(Fig. 3)．
実験に参加した心疾患（狭心症）を持つ有病被験者において，夜間 VLF の間欠的消失（低下）が認められた．一方，実験に参加した不整脈（心室性期外収縮）罹患者において，VLF が他の被験者に比べ著しく高値を示す事例が認められた(Fig. 4)．
VLF とストレスとの関係に関する実験では，VLF は

12

b

2. 方法
30～70 歳代 男 2 人，女 2 人のボランティアが実験に参加した．左上胸部にウェアラブル心電センサーを装着し，睡眠を含む日常生活を送る中で心拍の時間間隔(RR interval, RRI)を計測した．得られた時系列データ
を基に心拍数揺らぎの時間・周波数解析を行った．具
体的には，スプライン補完により等時間間隔(4Hz)での
瞬時心拍数を導出し，エポック時間 180 秒での高速フーリエ変換により各種周波数帯域（VLF,LF,HF）の時
間変化を導出した．

a

40

VLF*

心拍数は心臓血管中枢を中心とする自律神経支配とホルモンによる体液性支配からなる二重構造で制御されている．こうした支配因子を心拍数変動の周波数帯
域 上 で 識別 する こ と が可 能で ， HF(0.15-0.4Hz)及びLF(0.04-0.15Hz)帯域の揺らぎの積分強度（それぞれ
HF,LF と称する）はそれぞれ副交感神経及交感神経活動を表すとされ，これまで多くの検証報告がなされてきた[1-2]．一方，ULF(<0.003Hz)及び VLF(0.003-0.04Hz)
帯域の積分強度（それぞれ ULF,VLF と称する）は，ホルモン（アンジオテンシン）調節[3]あるいは体温調節を反映する[4-5]とされてきたが，未だ作用機序は確定していない．本研究では，長時間にわたる心拍数，体動（加速度），及び体表温度測定データの時間・周波数解析を行うことにより，超長周期(VLF)心拍数揺らぎの神経生理学的作用機序を明らかにした．

50

30
20

20

10
0

0

0

1

HF(ms^2)

2

50

60

70

80

90

HeartRate(bpm)Fig, 3 VLF と種々の生理指標との相関． a: VLF vs LF，b:
VLF vs HF(副交感神経)，c: VLF 体温（胸部体表面温度），d:
VLF vs 心拍数．

昼間低値を示す傾向にあるものの，ストレスが印加さ

11

心疾患罹患者（高リスク）

LF(ms^2)
HF(ms^2)
VLF

100

VLF power

0.1

夜間VLFの落ち込み

21

22

23

24

25

26

27

28
29
Time(hr)

不整脈を示す被験者（低リスク）

30

31

32

33

34

35

36

100
10
1
0

1

2

3

4

5

Midnight

２４

6

7

8

9

10

11

12
Noon

30

Fig, 4 心臓疾患罹患者における VLF の特徴（高及び低リスク
罹患者間での違い）．

VLF
VLF power

Car driving

1000

Acceleration

22

24

26

28

30

32

28

30

32

Power

30
28

SLEEP
24

26

Time(hr)Fig. 7 健常者の夜間心拍変動（LF,HF）と体表面温度推移．

1000

0
12
1.2

13

14

Time(hr)

15

16

17

1.0

Fig. 5 自動車運転時の VLF の挙動．

Log(HF), Log(LF)

0
32

22

1

SLEEP

10

SLEEP

心拍変動（LF, HF)
SLEEP

LF(ms^2)
HF(ms^2)

４．考察
4.1 VLF の神経生理学的基盤
実験で観測された VLF の深夜から明け方にかけて高値となる概日リズムは，既知となっているステロイ
ドホルモン（副腎皮質刺激ホルモン：ACTH）の概日
リズム[6]に酷似していることから，VLF と ACTH との間には強い相関があると考えられた．ACTH は視床
下部室傍核のコルチコトロピン分泌ホルモン（CRH）
によりその活動を亢進させ，標的の副腎皮質から糖質
コルチコイド（コルチゾール）とアルドステロンの分泌を促す(Fig. 8)．コルチゾールはトランスコルチンを介して副腎髄質からエピネフリンを分泌させる．CRH
は心臓血管中枢を経て交感神経を刺激し心拍数を増大させる一方，副腎髄質から分泌したエピネフリンも心臓のβ1 受容体に作用し心拍数増大に寄与する．CRH
は視交叉上核（SCN）の投射により概日リズムを発現する．こうした脳内ネットワークにより VLF の概日リズムが発現し，血漿中の ACTH 濃度計測によりその動態が観測されていたことが示唆された．一方，血漿中のコルチゾール濃度は CRH 及び ACTH の活動を抑制
するネガティブフィードバックループを形成する．このループにより VLF のバースト的挙動(Fig. 2)が発生
す る こ と が 示 唆 さ れ た ． 以 上 の 結 果 か ら VLF は
CRH-ACTH の活動に伴う血漿エピネフリンの動態を反映するものとの推察に至った．
ストレス

1

視交叉上核：SCN
メラトニン
抑制
心臓血管中枢抑制
交感神経
脳下垂体ACTH

0.1

室傍核CRH

超長周期心拍変動（VLF)

60
40

VLF
VLF

2

26

10

Skin Btemperature
Acceleration
odyHeat(deg)Acceleration

LF(ms^2)
HF(ms^2)

4

BodyHeat(deg)

れる行動時では VLF のバースト的上昇が生じることが確認された．特に自動車運転時あるいは運転後において VLF の急上昇が認められた(Fig. 5)．
軽度の睡眠障害がある被験者では，睡眠時の VLF のバースト的増大頻度は低い一方，LF は高値を保持したままでありかつ副交感神経活動に対応した HF の睡眠時の顕著な増大は認められなかった(Fig. 6)．さらに体表面温度は睡眠時に高く覚醒状態では低いといった通常の体温概日リズムの反対のパターンを示した．一方，健常者では入眠とともに体温は上昇した後下降する従来の知見と合致したパターンを示した(Fig.7)．

アンジオテンシンII

20

副腎皮質

0

体表面温度

32

アンジオテンシンI
アルドステロン31

糖質コルチコイド

30

レニン
アンジオテンシノーゲン

29
28
27

体動（加速度）

エピネフリン
β1受容体

1.0
0.8
0.6
20

24

28

Midnight

32

36

40

44

48

52
56
Time(hr)

60

64

68

72

76

80

Midnight

Fig. 6 睡眠障害を申告する被験者の長時間生理指標（心拍変動の HF,LF，VLF，体表面温度及び体動（加速度））の推移．

Fig. 8 ステロイドホルモン分泌と心拍数変動を発現する脳機
能ネットワークモデル．CRH-ACTH システムは夜間は SCN，
昼間はストレス等で亢進する．アンジオテンシン系は夜間抑制されている．

12

この推察に対し，なぜ夜間 CRH-ACTH 系が亢進しているにもかかわらず，心拍数及び血圧は低値に維持され副交感神経は賦活しているのかという疑念が生じる．これに対しては，SCN は夜間松果体刺激によるメ
ラトニン分泌により交感神経系を強力に抑制していることでこの疑念を払拭することができる．
こうしたメラトニンによる交感神経抑制機構は，
Table1 に示す経験的に得られた VLF 亢進条件によっても支持される．即ち，CRH-ACTH 系が賦活しているにもかかわらず交感神経は抑制されるとともに血中のエピネフリン濃度は増大している．この状態は交感神経系と CRH-ACTH がともに賦活する耐ストレス反応とは明らかに異なるものであり，こうしたメラトニン作
用が存在しうることが経験的にも認められるのである．
Table 1. VLF を亢進させる条件
CRH-ACTH
↑
交感神経

↓

副交感神経

↑

アンジオテンシン↓

エピネフリン↑

それでは従来のアンジオテンシン説を説明すればよいであろうか．アンジオテンシン II は，副腎皮質のス
テロイドホルモン（アルドステロン）により放出されるレニンをトリガーとするカスケード反応により生成される．アンジオテンシン II は強い血管収縮作用のほか，脳では抗利尿ホルモン（ADCH）生成を促し，腎臓ではナトリウムの再吸収を促進し循環血漿量を維持（血圧を保持）する作用を有している．ACTH はアルドステロン放出をも促す．このため，ACTH とアンジ
オテンシン II とは相同的相関が生じ，これが VLF 発
現因子としてのアンジオテンシン説の根拠になったものと考えられる．一方，体温制御は VLF にどのような影響を与えているのであろうか．寒冷環境下でのみ
VLF は高値を示すことから，体温調節自体は VLF に関与しないことが示唆される．VLF はむしろ寒冷スト
レ ス が 辺 縁 系 を 介 し て CRH を 刺 激 す る こ と で
CRH-ACTH システムを賦活する間接的関与により発現するものと考えられる．このように，本研究で到達した CRH-ACTH システムは，従来の対峙する VLF 発
現機構としてのアンジオテンシン説及び体温調節説を統一的に説明するものであり，したがって VLF 発現の本質であるといえる．
4.2 VLF の臨床応用
心疾患リスク評価
VLF は心臓の外部ストレスに対する耐性を表し心不全発症リスクと反相関することが先行研究[7-8]により明らかにされている．Fig.4 に示された医学的管理（治療）下の有病（狭心症）被験者の VLF の間欠的消失は将来のイベント発生と何等かの関連性があることが示唆された．一方，低リスクと評価され経過観察中の不整脈を持つ被験者の VLF は高値であり，VLF と心臓のストレス耐性との相関を支持した．
心理的ストレス評価
昼間の VLF 低値は概日リズムを発現する SCN に依存するものの，CRH は辺縁系からストレス性の刺激を受け，CRH-ACTH システムが亢進する．Fig. 5 の自動車運転に対する VLF の亢進はこうしたストレス反応によるものと推察された．ここで，自動車運転と VLF
亢進とは必ずしも時間的に同期せず，VLF が運転後に高値となることもあった．これは情動記憶系により
CRH が強く刺激され得ることを示すものであり，将来
PTSD 評価に活用できる可能性を示唆する．
睡眠障害
睡眠障害はメラトニンの分泌不足との相関が指摘されている．メラトニンが不足すると交感神経の抑制が不十分であり，また CRH 刺激不足から ACTH 分泌も低下すると考えられる．Fig. 6 での夜間 LF 高値と VLFのバースト的賦活頻度の低下は，こうした睡眠障害のホルモン動態の推察と一致する．
ここで観測された夜間高体温の原因は不明である．
体表面温度は深部体温を低下させるため入眠時に一時的に上昇するものの，一般には睡眠状態の持続とともに低下する．しかし今回実験に参加した被験者の例では夜間の体表面温度は低下しなかった．こうした原因については甲状腺ホルモンなど内分泌系の関与が示唆されるものの，今後こうした睡眠障害を解明するためには循環器系と内分泌系の複雑な関係を明らかにする必要がある．このとき，脳の内分泌系の動態を表す
VLF は様々な病態生理の解明に有用であると考えて
いる．

５．結論
概日リズムのパターンから，VLF は視交叉上核（VCN）の持続的影響を受ける室傍核コルチコトロピ
ン放出ホルモン（CRH）－副腎皮質刺激ホルモ ン（ACTH）経由で副腎髄質から放出されるエピネフリ
ンによる心拍数の体液性支配により発現することが示
唆された．

文

献

[1] Su TC, Lin LY, Baker D, Schnall PL, Chen MF, Hwang WC,
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[2] Yamazaki T, Asanoi H, Ueno H, Yamada K, Takagawa J,
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associated infections by markers of autonomic control.: BMC
Neurol. 2014 Jan 13;14:9. doi: 10.1186/1471-2377-14-9.

13在宅高齢者の認知機能とテレビ視聴
荻原牧子 1川原靖弘１

1 放送大学大学院文化科学研究科〒261-8586

千葉市美浜区若葉 2-11

概要
背景と目的：近年、認知症者の増加にともない、その前段階の軽度認知障害者の把握と予防対策が各地でおこなわれている。高齢者の生活に欠かせないテレビ視聴に視点をおき、テレビ視聴形態から認知機能の検知の可能性を明らかにすることを目的として、認知機能検査、生活機能評価およびアンケート調査をおこなった。
方法：高齢者に認知機能検査「ファイブ・コグ検査」、生活機能評価「基本チェックリスト」、「テレビ視聴に関するアンケート」を実施し、認知機能の程度により 2 群に分け、テレビ視聴形態（時間、時間帯、視聴動機、
視聴態度、視聴番組）における違いをみた。
結果：認知機能検査と生活機能評価の関係から「閉じこもり」項目と認知機能との関連が強いことがわかった。
認知機能とテレビ視聴形態の関係においては、視聴時間、時間帯、視聴態度では有意な差はなかったが、テレビの必要度、視聴動機、視聴番組においては有意な差がみられた。
考察：認知機能の程度によりテレビ視聴形態が違うことから、テレビについての普段の会話から認知機能の程度を推察できる可能性がある。
キーワード：

在宅高齢者 テレビ視聴 認知機能 介護予防

本研究は放送大学研究倫理委員会の承認を得ている (受付番号 15)

方法
高齢者 106 名(男 26 名,女 80 名,平均年齢 71.40 歳±5.52)に認知機能検査「ファイブ・コグ検査」と生活機能評
価「基本チェックリスト」を、304 名(男 90 名,女 214 名,平均年齢 75.98 歳±7.12)の高齢者に生活機能評価「基本チェックリスト」を実施した。自作の「テレビ視聴に関するアンケート」は全ての者について実施した。次に、認知機能の指標とした「基本チェックリスト」の「閉じこもり」項目の有無により 2 群に分け、テレビ視聴形態（時間、時間帯、視聴動機、視聴態度、視聴番組）における違いをみた。

結果
１． 認知機能検査「ファイブ・コグ検査」と生活機能評価「基本チェックリスト」との関係については、「基本チェックリスト」の「閉じこもり」項目がその他の項目に比べると相関があった。「閉じこもり」有無により 2 群に分けたところ、性別(p=0.16)、年齢(p=0.36)、教育年数(p=0.61)に有意差はみられなかった。次に「ファイブ・コグ検査」の偏差値の差をみたところ、注意機能、記憶機能、言語機能、思考機能において有意な差があった。(図 1)この結果から「基本チェックリスト」の「閉じこもり」項目を認知機能の指標とすることとした。
２． 「テレビ視聴に関するアンケート」を実施した全員 410 名を「閉じこもり」項目の有無により 2 群に分けたところ、2 群間の性別には有意差はなかった(p=0.09)が、年齢には有意差がみられた(p=0.00)。次に 2 群についてテレビ視聴形態における違いをみたところ、視聴時間と時間帯、視聴態度では有意な差はなかったが、テレビの必要度、視聴動機、視聴番組においては有意な差がみられた(図 2、3)。

考察
認知機能検査には様々なものがあるが、正確で詳細な結果を出すものほど高齢者の心身の負担は大きい。今回の調査では、全国の保健福祉分野で広く使用されている生活機能評価「基本チェックリスト」の「閉じこもり」
項目のチェックの有無により認知機能の偏差値に有意な差が出ることから、「閉じこもり」項目のチェックの重要性がわかった。厚生労働省の基準では、「基本チェックリスト」の「認知」項目のチェックの有無により認知機能の低下をみることになっているが、「閉じこもり」項目に一つ以上のチェックがある場合にも認知機能の低下が示唆されるといえる。
また、認知機能の維持または低下の違いによりテレビ視聴動機や視聴番組が違うことから、テレビについての普段の会話を通して認知機能の程度を推し量ることもできると考えられた。今後は、さらに詳しい分析と、認知機能とテレビ視聴形態の因果関係について検討してゆく。

14

100

注意
p=0.003100

視空間認知
p=0.351100

記憶
p=0.030

50

50

50

0

0

0

言語
p=0.015

思考
p=0.035

100

100

50

50

0
低下 低下
なし あり

低下 低下
なし あり

低下 低下
なし あり

総合ランク
p=0.151
20
10

0
低下 低下
なし あり

低下 低下
なし あり

0
低下 低下
なし あり

図１「閉じこもり」の有「低下なし」無「低下あり」によるファイブ・コグ検査の偏差値および総合ランク

視聴動機「なぜ見るのか」

*

5
4.5
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0

*

**

**

*

n=366～392

*

*

図２
日数
図３

視聴番組「何を見るのか」
400
350
300
250
200
150
100
50
0

n=394～404

*
*

*

*

* **

視聴動機、視聴態度、視聴番組の 2 群の差
閉じこもりなし(認知機能維持)群＊＊ P＜0.01＊ P＜0.05

*
*
**

* * *

*
**

*

閉じこもり傾向(認知機能低下)群文
献[1] 時野谷浩,老人視聴者の動機-充足に関する研究, 社会老年学 vol23,pp52-64,1986[2] 中野正剛,杉村美佳 他, 大分県安心院地区における地域研究～地域における軽度認知障害を評価するスケー
ルと認知症予防介入について～,老年精神医学雑誌,Vol.17,pp47-54,2006[3] 山崎幸子,安村誠司 他,閉じこもり関連要因の検討～介護予防継続的評価分析支援事業より～,老年社会科
学,Vol.32,pp23-32,2010

15

ロボット
トの能動的な行動
動によるユ
ユーザの
の印象評価
価の向上
上
岡田明帆
所属

菅谷みどり

芝浦
浦工業大学工学部情報工学科

概要
人とロボ
ボットのインタ
タラクションににおける研究はは数多くされてているが、そのの多くはユーザ
ザからのアクシ
ションを受け、ロボットが返すリアクションを評価するといいうものであるる。我々は従来
来の手法とは逆
逆に、ロボット
トがユーザに対して能動的な行動を起こした場
場合にも何かししらの印象変化化が見られるとと考えた。能動動行動を伴う先
先行研究で有意差が得得られなかった評価項目の改善を目的にに、ユーザがロロボット期待すする行動を能動動的に行わせるることで印象評価の向上を目指した。
能動行動
動として『挨拶拶』に着目し、ロボットとユ
ユーザがインタ
タラクションをを行うステップ
プの前にロボッットから能動的にユーーザに向けて挨
挨拶行動を行うという設計計を加えた。この挨拶行動の有無による印印象評価を 5 つの評価項
つ目から成るアンケートにて行い、有意性を確認し た。
結果、活活動性・親近性
性・意図性に有有意差があるこ
ことが統計的にに示された。
特に印象象項目の意図性が大きな変変化を見せておおり、ロボットトの意図をユーーザが正確に認認識することががロボット
全体の印象
象向上に繋がることが示唆唆された。挨拶
拶行動はロボッットの第一印象
象に大きな影響
響を与えるもののと考えら
れ、今回有有意差が見られなかった継継続性や愉快性
性は第一印象のの他に継続的、長期的にかかかわることでもも大きな影響を受ける項目と考えられ、挨拶以以外の能動行動
動、または挨拶
拶行動の種類をを増やすことでで有意差が見ら
られると考
察する。
キーワード
ド：

1.

コミュニケ
ケーション 能動動行動 ロボット
ト

じめに
はじ

近年,人
人が好意的にロロボットを受けけ入れるかど うかの印象評 価の研究が数数多く提案されれている.例としして,中田らは人
人間の手の接触
触に対して「うなずき行動」
」
「払
い除け行動
動」
「無反応行
行動」を起こすロ
ロボットを製作
作し,
対人受容 的行動によるる親和感を調査
査した[1].この ような研究は ,ユーザがロボ
ボットに対してて何らかの動 作を行い,それれを受けたロボ
ボットがどのよような動作を したか,といううロボットの受受け身動作の印印象評価が主 である.そこでで我々は,ロボッ
ットが自発的ににユーザに対 して行動を起 こすことを能能動行動と定義
義し,能動行動 の有無により 印象評価が変変化するという
う仮説のもと, それを検証することを研究の課題とした.
御をこの仮 説を掘り下げ
げる先行研究ととして,視線制御
能動的に 行うロボット
トの研究が提案
案されている[22].この実験で は,能動的な視視線制御という能動行動を 起こ
すロボッ トを使用した
た評価を行った
たが,能動行動 の有無による「活動性」「親親近性」「愉快性」の評価項
項目に
おいて,統
統計的な有意差
差が得られない
いという結果 が示
価がされてい る.我々は能動動行動の有無ににより印象評価
行動
ついて,視線制御
御という能動行
変わると いうことにつではロボットにどのような意図があるのかがユー ザに伝わりに くいことが,印印象評価に差がが発生しなか った
原因と考考え,能動行動のの有無による印
印象評価向上 に繋がる適切 な能動行動をを定める必要ががあると考えたた.そこで,様々々な人の行動のの中で,ユーザががロボットに 期待する行動の一つである「挨拶」行動にに着目し,これ
れをロボットに実実装することで,能動的な「「挨拶行動」の 有無による印象象評価を行うものとした.
実験で は,ロボットががユーザに対しして能動行動 を行う場合と行行わない場合でのロボットの印象評価を アン
ケートにて行った.そのの結果,親和性,活活動生,意図性性に有意差があ ることが統計計的に示された
た.この事から, 人とロボット のインタラク
クションにおいいて,ロボット がユーザの期 待する能動行行動を示すこととで,ユーザが 抱くロボットの印象を改善することが示唆できた.

2.

方法

2.1 目的
ユーザがロボッユットに対してど
どのような場面
面で愉快さや親親近性を感じる
るのかについてて,ユーザの意見
見を KJ 法によより集めた研究
究[3]ついて調査査した.この研研究は,『対ロボ
ボットの初対面
面での行動と好好感度』についいて意見を収集集したものでああり,KJ 法によよって 5 つの段段階にグルーピ
ピングしてまととめた結果であある.我々はこ
この先行研究ににて得られた結結果を用いて,,人がロボット
トに期待する行
行動をロボットが能動的に行行うことで,神神田らの研究ににおける問題をを解決できる と仮定した.今
今回はグルーピ
ピングされた第第一段階目の挨
挨拶行動に着着目し,ロボット
トへの実装,実験験を行った.
2.2 実験

待機動作
待

視線制御
視
動作右
動

視
視線制御
動
動作左

挨拶動作
挨

図 1 RAPIRO に設定した動作
作(インタラククション中の動動作を除く)
2.2.1 挨拶行動の手
手順
人-人における挨
人
挨拶とは,
(1)相
相手に気づく.
(2)手
手をふる又は言言葉を発するといいう流れを踏んんでいるとする
る.以降からは
は(1)を視線制御
御動作,(2)を挨拶
拶動作と呼び,,(1))＋(2)⇒挨拶行
行動と定定義する.これは,(1)と(2)の両両方を行うことで,対象とななる人物に対ししての挨拶行動動が成立するとというものであある.人-ロボット間の挨拶にについてもこの
のメカニズ
ムに
に従った.

16

5)) 被験者が
RA
APIRO から遠ざ
ざかる
1) 被
被験者が
RAPIIRO に近づく

160cm

160cm

2) 被験者の接近
近を
超音波センサがが検知し,,
R
RAPIROが視線
線制行動を起こすす図
図23) RAPIRO が挨拶
拶行動を行う験者のインタラク
クション4) RAPIRO と被験実験の流れ

2.2.2 ロボ
ボットの動作ロボットは Kiruct 社によって開発された人型ロ ボッ
トキットの RAPIRO を使用。
を以下の動動作を設定した(図 1).

被験験者の接近を検検知して振り向向く視線制御動動作を左左右で 1 種類ずずつ.
挨拶
拶動作を 1 種類類.

待機
機状態の動作をを 1 種類.

被験験者が光センサ
サを触ることににより RAPIRO
Oが
リア
アクションを返返す,インタラク
クション中の動動作を 3 種類.
インタラクション中の動作は,
左右右の手を上下交
交互に振る.

手足
足を小刻みに動動かす.

左右
右の手を万歳しした状態から左左右に動かす.
の 3 種類でである.このインタラクション中の動作は 全被験者共通であり,ランダ
ダム性も入れてていない.
2.2.3 実験
験の流れ
実験の流流れを図2に示示す.被験者数はは本校の男子生
生徒5人と女子
子生徒1人の計6名.今回の実験
験では3人ずつつにチーム分けを行い,ロボ
ボットの挨拶行
行動の有無を体体験する順番でチーム分けを行った.

Aチーム：あり→なし
Bチーーム：なし→あり
2.2.4 評価価方法
挨拶行
行動あり,なしのの各々を体験し
した直後にア ンケートに答 えてもらった
た.設問は 4.とててもそう感じ た,3.
まあそう感
感じた,2.あまり感じなかった,1.全く感じ なかった,の 4 段階評価で行行い,設問 1~5 はそれぞれ活動
は
動性,
愉快性,親
親近性,意図性,継継続性を問うもの, 今回は 被験者に「挨拶拶行動」ではなく「能動行動を起こす」 と伝えていた ため,ロボット
トの能動行動ををどのように 捉えたのかを調調査する目的で設問 6 を用意した.

3

結果
果と考察
表 1 能動行
行動の有無によよる有意性（p<00.05* , p<0.01**）
活
活動性

愉快性

親近性

意図性

継
継続性

※1

2.67

2.177

2.33

1.50

22.33

※2

3.50

3.333

3.33

3.00

33.00

T<=t

00.043*0.05580.012*※1

能動行動なし
し平均

結果、
結
活動性,親
親近性,意図性にについて統計的的な有意差が見見られた.今回有意差が見らられなかった評
評価項目についいて,『挨拶行動
動』は愉快性やや継続性に影響響を与えるもののではなく,ロボット自身のの第一印象の良良し悪しに大ききく影響を与ええるものであ ると考えられれるため,愉
快性
性と継続性に関関しては,能動動行動レベルををさらに上げたた『エンターテ
テイメント』やや『人間らしささ』をロボット
トに加えることとで有意性が見見られると推測測される.

まとめと今後
後の課題
4.1 まとめ4

本研究ではロボ
本
ボットの能動行行動に着目しし,ロボットが能能動行動を起ここすことで,ロ ボットと人ののインタラ
クシ
ションにおける
る印象評価に変変化があるのでではないかと考考えた.神田らのの研究では,視視線制御動作とという能動行動動を取るだけででは能動行動ななしとの比較のの際に統計的なな有意差が見らられない評価項
項目があったた.我々はこれをを問題として掲
掲げ,先行研究のの KJ 法にて得得られた,ユーザ
ザがロボットにに期待する行動
動をロボットのの能動行動に設設定することでで,ロボットのの印象評価の向向上を目指した
た.今回の実験ででは,挨拶行動
動を能動行動ととしてロボット
トに設計し,挨拶行動の有無
無による印象評
評価の比較を行行った.結果,活動
動性,親近性,意
意図性にて統計計的な有意性がが得られた.
4.2 今後の課題
今回設定した視今
視線制御動作やや挨拶動作といいうものは我々々が定めたもののであり,挨拶 の表現は声やや表情,その他多多数の要素によ
よっても表現可可能である.ままた,挨拶表現ののパターンが多多くなることで
でユーザが過剰
剰だと感じる挨
挨拶行動では印印象評価が低下
下する可能性もも考えられる.よ
より印象の向上
上が大きく見 られる要素,ままたはその組み
み合わせを検証証する必要がああると考える.

文

献知正,森武俊,溝溝口博”ロボットの対人[1]] 中田亨,佐藤知行動動による親和感感の演出”日本 ロボット学会誌
Vol.15No.7,pp.106
68~1074(1997)[2]] 神田崇行,石黒黒浩,石田亨”人
人間‐ロボット間相互作用
用にかかわる心心理学的評価” 日本ロボット学会
誌,V
Vol.19,No.3,pp..362~371(2001 )[3]] 木屋亮”人間共生を目指ししたロボット行
行動の評価
実験験”,修士研究報
報告(2012)0.007*
00.102*※2 能動行動あり 平均

有意性についてまとめたものを表 1 に示す.

17

動詞産生タス
スクにおおけるエラーの系
系統的構
構造と
関連す
する深部脳活動
今井絵美子
子1

片桐祥雅
雅 1,2

川又敏男
男1

1 神戸大学
学大学院保健学研研究科 〒654-0
0142 兵庫県神戸戸市須磨区友がが丘 7-10-2
2 国立研究究開発法人情報通通信研究機構 〒184-8795〒
東京
京都小金井市貫貫井北町 4-2-1

概要
動詞を産産生するときにには言語的記憶憶、情動的記憶
憶へのアクセス
スを含む脳機能能ネットワーク
クが関与する。このネットワークは報酬により機機能結合が増強され、心理的的マイナス要因により結合が阻害される ことが報告されている。
本研究ではモノアミン神経系を中心心とする深部脳
脳活動がこのネ
ネットワークのの一部であるとと仮説を立て、健常若年ボランティアを対象に時間ストレス下の動詞産生
生課題を実施しし、発生するエ
エラーの系統的的な構造を解析
析するとともに、エラー発生時の深深部脳活動の変化を脳波に より計測した結果を報告する。
キーワード
ド：深部脳活動度
度 エラー 動詞産生課題 脳波
グラント：科研費 基盤研
研究（C）25420
0236

１．はじ
じめに
近年、脳
脳神経科学に基づいた脳卒中リハビリテ ーシ
ョン領域では「脳の可塑性」に着目したリハビリ テーションが推推進されている。回復に必要な脳機能ネ ット
ワークの強欲・モチベーションを高め るこ
強化には、意欲とが重要視視されている[1]。すなわち、報酬が機能
能結合
を増強させ
せ、逆に、失敗
敗を意識する等のマイナス の心理要因が強強化を阻害すると報告されている。
発話に係
係る脳機能ネットワークは、記憶に関すする回路と情動に関する回路とが密接に関与していると 考え
かし、言語産生およびエラー 発生
られてきた[2, 3]。しかと脳機能ネ
ネットワークの動的な解明はなされてい ない。
我々はこれれらのネットワークの形成にはモノアミ ン神経系を中心とする深部脳
脳機能が関与しているとい う仮説をもとに、時間ストレスを印加した言語産生課
課題を
実施した。
。言語産生課題
題で発生するエラーの系統
統的構
造を解析し、視床および上部脳幹の活動と相関すすることが報告されている深部脳活動度（deep-brain actiivity:DBA）[4,,5]との相関を明らした。

２．方法法
インフォームドコンセントにより同意が得られれた健常ボランティア 12 名（男女 6 名、平平均 25±1.75 歳）を対象に、聞いた名詞に関連する動詞を想起して 口頭表出する 動詞産生課題
題[6]を遅延反応
応パラダイム にて行った。先先行刺激（S1）として名詞単語を、遅延 刺激（S2）としてビープ音を、聴覚的に提示した。被被験者には S1 で提示された名
名詞に関連する（想像でき る）
動詞を考え、S2 の合図後に口頭表出するように指
指示し
た。同じ動
動詞を多用しなないこと、「すする」と答えな いこと、S2 後できるだけ速く表出することを事前に指指示した。S1-S2 間隔は時間ス
ストレスを負荷荷するため、約 1000ミリ秒に設設定した。刺激
激語は NTT データベース[
デ[7]より、3~4 モモーラの名詞 60 語を、音声
声単語親密度 5.54
比較的高親密度を中心に採用した。刺激±0.80 と比
激数は60 セットトで、1 回の課題
題時間は約 2 分半であった 。実験中、被験験者は閉眼を保保持した。
課題中の被験者の発話を録音し、言語聴覚士に より課題中表出されたことばのエラー判定をした。また、課の脳波を 10-20 法に基づづいて計測し（512Hz）、後 頭部
α2 成分（10-13Hz）のパワーより深部脳活動度を 算出
した。

３．結果
果
3.1 エララー分析
表出されれた音声のエラー判定より、正反応（TR : true
response） と無反応（NNR: no-responsse）、誤反応 （FR:failu
ure response）のの 3 型に分類 した。NR は全
全く音声表
出ががなかったこととを示し、FR はは前に使用した
た語を多用
した
た保続反応や「「えーと」「あっっ」といった余
余分な音声
表出
出の付加や、形
形容詞や全く関関連しない動詞
詞の産生を表しした。刺激語ととその反応例をを表 1 に示したた。
エラーの発生しエ
しやすさと刺激
激語の単語親密密度との関係をを解析した結果
果、親密度と良良好な反応数はは正の相関を示示す傾向にありり（Spearman rr=0.47, p<0.001
1）、2 種のエラ
ラー数とは負のの相関性を示しした(NR: r=-0.3
30, p<0.05,
FR: r=-0.49, p<0.001)（図 1）。
1
反応例
表 1．刺激語と反刺激語

TR（（正反応）例

FR（誤反応）例

ɑɡɰɼɑ
（あぐら）

カク
ク

アビル

ɰkɰɼeɼe（ウクレレ）

ヒク
ク，ナラス

フク

kitaguɲi
（北国）

イク
ク

さむい

nɑmɑgomi
（生ごみ）

ステ
テル，ダス

クサイ，エ・・・ナ
ナマゴミ

図 1．エラーー発生と音声単
単語親密度とのの関係
エラー発生のパエパターンを分析
析した結果、N
NR、FR ともにに単独および連連続発生が認めめられた。またた、NR とFR との混合連続発発生も認められれた。エラーのの連続パタ
ン別の発生頻度度を被検者毎でで正規化し、さ
さらに全被ーン験者
者で正規化した
た結果、エラーーは単独に発生
生する方が連続続発生 より も 頻度が 高い こことが有 意にに 示された（p<<0.001）（図 2））。NR と FR のの単独発生頻度度に有意差は認認められなかっった(p=0.45)。

18

図 2．エラーのの連続発生タイイプ別頻度（N：無反反応（NR）、F：誤誤反応（FR）、記
記号前の数字はは連続回数数を示した。
）

3.2 深部
部脳活動度のの解析
事象関連
連電位の算出方方法を採用して、深部脳活
活動度(DBA)を課
課題中の刺激マ
マーカーを基準
準に加算平均 した。
加算平均にあたっては正反応連続の 3 試行（TTT）
）、正
反応後にエ
エラーが発生したものの再び正反応にな った
連続 3 試行行（TNT、TFT
T）、正反応後に 2 試行連続
続で同
種エラーを発生した連続
続 3 試行（TNNN、TFF）に わけ
1 前 200ms の D
DBAて加算し、それぞれ初めの試行の S1
平均値を 0 として基準準化した（図 3aa、3b）。TTT の場
合、DBA
A の増減リズム
ムは安定して S1
S に向かって 下がり、S2 にに向かって上ががる挙動を示しした。エラーが 発生
する TNT
T, TNN, TFT, TF
FF では、エラー前の正反応
応時のDBA 振幅
幅が TTT の場合よりも大きい特徴を認め た。
また、各試試行間（S1-S11）の DBA 平均値を算出し た結果、連続エ
エラー発生の TNN および TFF
T では第 1 試行
間 DBA 平平均値(1st DBA
A と定義、以降同様)より 2nd D
DBAが低く、33rd DBA は再び高値を示した。単独エラ ー発
生の TNT
T と TFT では、1st DBA から 2nd DBA への 大きな変化は共共通して認められなかった。しかし、3rd D
DBA
は、TNT ででは 2nd DBA よりも高く、よTF
FT では低かっ た。

４．考察
察
時間ストレス下で実施
施した動詞産生課題の結果
果、健常若年者であってもエラーを発生することが示さ れた。
エラー発生
生は刺激語の親親密度にも影響を受けたが 、比較的高親密
密な単語であったことから、返答までの 時間的余裕がない焦燥感によるストレスが大きな影響
響を与
えたと推察
察する。被験者
者は連続して失敗すること もあったが、エエラー後に正反応へと復活できる頻度が 高い
ことが統計
計学的に示されことより、母集団のスト レス
耐性が高いことを示唆する。
深部脳機
機能は認知および情動の脳機機能ネットワ ークの基盤でで ある と我々はは 考え ているる。 深部 脳活動動度（DBA）のの連続試行中のの挙動より、連続正反応時、連D
DBA
は強度およびリズムの安定性を保つことが明らか
かとな
活動が、脳機能ネットワー クのった。安定
定した深部脳活
機能的結結 合を 示すデフ
フ ォル トモー
ード ネッ トワーーク（DMN）と認知処理をを担う中央実行
行ネットワーク
ク（背前野系）との切切り替えを円滑にするとも 考え
外側前頭前られる [88]。エラー発生
生前から DBA の振幅が大き くなったのは、深部脳機能が制御できなかったことを 示唆
ラー発生時の第第 3 試行間の D
DBAすると考える。連続エラ
平均値がさらに高値を示示したことも、深部脳機能能の脱抑制とエラー発生とが関連することを示唆する可
可能性
がある。無
無反応および誤誤反応というエ
エラーの質と D
DBAとの関連性性については、無反応からの回復には深
深部脳
機能の脱抑
抑制が必要であり、誤反応からの回復に は深部脳機能の抑制が必要であった可能性が考えられれるが、現段階では推測にとどめる。

図 3．深部脳活
活動の加算平均均結果（3 試行
行連続）
（S1
1：名詞提示時、S2：命令刺激提提示時、T：正反反応、
N：無反応、F: 誤反応を示した。
誤。
）表 2．連続2
3 試行
行中の深部脳活
活動度（各試行
行間平均）

(uV2)

５．おわりに時間ストレス下時
下の動詞産生課
課題の結果、発発生するエ
ラー
ーの種類およびび連続性といっった構造に関連
連して深部
脳活
活動度が挙動ししたことより、 言語産生およ
よびエラー
制御
御に深部脳機能能が関与するこ
ことが示唆され
れた。

文
[1]
[2]

[3]
[4]

[5]

[6]

[7]
[8]

献

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ースシリーズ，N
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Links amonf
F 。 Orliac, M.
resting-state deefault-mode netw
workm salience network,nandsymptomatolog
gy in schizophrennia,” Schizophr Res,R vol.148,
pp74-80, 2013.

19

音刺激に対する脳反応のフラクタル次元依存性
川原靖弘 1

石井十三 1

片桐祥雅 2

1 放送大学 〒261-8586 千葉市美浜区若葉２－１１
2 通信情報研究機構 〒184-8795 東京都小金井市貫井北町 4-2-1

概要
公共環境の騒音の質について議論がされている。本研究では、音の時間変化に対する脳の反応を調べることにより、環境音の脳活性への影響について考察することを目的とし、まず、定常間隔の音刺激が前頭血流量を低下させることを、近赤外線スペクトロメトリを用いた計測により確かめた。また、その血流量の低下が、音刺激の間隔にフラクタル性を持たせることで回避できることを示し、さらに、定常間隔音刺激による血流量の低下は、周波数の違いや周期的な変化によっては回避できないことを示した。
キーワード：音、定間隔刺激、NIRS、フラクタル、感覚ゲート

背景と目的同一の連続する音刺激を与えたときに、神経細胞活動の抑制が起こる感覚ゲートが発生する[1]。感覚ゲートが発生した
ときは、主に前頭前野と視床が反応に寄与することが報告されている[2]。
本研究では、音の時間変化に対する脳の反応を調べること
により、環境音の脳活性への影響について考察することを目的とし、定常間隔の音刺激が前頭血流量を低下させることを、近赤外線スペクトロメトリを用いた計測により確かめ、定常
間隔の音刺激をどのように変化させたときに、脳血流量の低下が回避されるか考察を行った。

定常間隔刺激（平均 250 ms 間隔）を聴取したときの血流変動を図 4 に示す。定常間隔刺激は 4 試行行い、非定常間隔刺激
は、ハースト指数 H = 1 の刺激を 3 回、H = 0 の刺激を 2 回試行した。刺激を開始したときの時間を 0 とし、そのときの血流量のレベルを 0 としたときの血流変化を表している。
4
2
0
‐2
‐4

方法

‐6

音列の間隔 (sec)

30 代男性の被験者の協力を得て、定常及び非定常間隔で発音する数種の音の聴取による脳反応の計測を行った。用いた
音刺激は、3 分間の 250 ms 間隔の打音、及びハースト指数 H
が 1 及び 0 のときのブラウン運動の変動差分を音間隔とした
非定常間隔の打音（平均間隔 250 ms）であった（図 1）。脳反応は、単チャンネルの近赤外線スペクトロスコピの発光受光部を額に装着し、前頭血流量の変化を計測した。
0.6

H=1

0.6

H=0

0

0
‐2
‐4

0

0

‐6

Stimulus E

H=1
H=0

0

50

100

150

200

250

時間 (sec)

さらに、単一周波数及び異なる周波数による刺激 A～E の
5 分間のサイン音の音列を聴取したときの、脳反応についても、同様の方法で計測した。一つの音の長さは、刺激 A, B, C,
E においては 200 ms、刺激 D においては、70 ms であった。
5 種類の刺激音列のパターンを図 2 に示す。刺激 A は 659 Hzの単音を等間隔（300 ms）で発音、刺激 B は 3 つの周波数の音を同時に等間隔で発音、刺激 C, D は 3 つの周波数の音を順
番に等間隔で発音、刺激 E においては、等間隔に発音する単音に頻度 20%でブランクを挿入した。

Stimulus D

250

2

0.2

Stimulus B

200

4

0.2

Stimulus A150

図 3 定常間隔音列刺激による脳血流変化

0.4

周波数
659 Hz554 Hz440 Hz
周波数
659 Hz554 Hz440 Hz100
時間 (sec)0.4

図 1 非定常間隔音列刺激の間隔の推移

50

Stimulus C

図 4 非定常間隔音列刺激による脳血流変化
定常間隔音の刺激時は血流が低下し、非定常間隔音の刺激時は血流が低下していないのがわかる（図 3,4）
。また、非定常間隔音列のハースト指数により、脳血流の変化には大きな違いは見られなかった（図 4）。
次に、図 2 に示した、5 種のパターンの定間隔音刺激に対する、近赤外光スペクトロスコピによる脳血流の変化を図 5に示す。刺激 E 以外の音刺激は、刺激開始後にすぐに血流が低下しているのがわかる。

300 ms

図 2 サイン波音列刺激のパターン

結果
打音の定常間隔刺激（250 ms 間隔）を聴取したときの、額部の近赤外光スペクトロスコピによる血流変動を図 3 に、非20

激による脳血流流変化（図中の 凡例
図 5 サイン波音列刺激E は、刺激に用用いた音列パターンの種類 で、A～E
図 2 のパターンに対応する）

考察
同一間隔
隔の音刺激が感覚覚ゲートを引き起こすことは知知られているが、本研究においてて、単一チャンネルの近赤外光
光スペ
コピにて、前頭血血流量を計測することにより、 感覚
クトロスコ
ゲートを示
示唆する脳活動をを計測することができたと考え
えられ
る。環境音
音に含まれるフララクタル構造を持つ音間隔の刺
刺激を
単一音で行
行ったところ、前頭血流量に変化
前化は生じなかった
たが、フラクタル
ル構造の差異によより血流量に変化は起こること
とも今
回の実験か
からは確認できななかった（図 3,4）。ハースト指指数 H
が 0.5 よりり高い値のブラウウン運動の変動差分は、長期記
記憶を
有し、その
の時系列のフラク
クタル次元は、2 – H で表すこと
とがで
きることが
が知られている。
。さらに、今回の報告では、定
定常間
隔音におい
いて、いくつかののパターンをつくり、前頭血流
流の低
下の有無に
について計測を行行った。単一周波数の定常間隔
隔のサ
イン波音に
にそれとは異なるる 2 つの周波数の音を重ねた刺
刺激、3
つの周波数
数の音で繰り返す
す定常間隔刺激、については、 血流量の低下はは起こっており、、感覚ゲートが回避されないこ
ことが
考えられる
る。しかし、定常
常間隔の単一サイン音にランダ
ダムに
挿入したい
いくつかのブランンクにより、血流量の低下が回
回避さ
れることが
が示され（図 5）、、定常間隔連続
音中のブランク
クはそれ自体が刺刺激として認知さされていることが示唆された。

文

献a P50, N100, and P200 sennsory[1] Mariijn Lijffijt, et al.,gatinng: Relationshhips with beh
havioral inhibiition,
attenntion, and worrking memory, Psychophysioology.
20099 Sep; 46(5): 10059.
[2] A. R
R. Mayer, et al.,, The Neural Networks Underl
rlyingAudditory Sensory Gating, Neuroiimage. 2009 Jaan 1;
44(11): 182–189.

21

LC-MS/MS による環状ホスファチジン酸の定量法の確立
清水 嘉文 1 、後藤 真里 1 、室伏 擴 1 、室伏 きみ子 1
1〒112-8610 東京都文京区大塚 2-1-1 お茶の水女子大学 ヒューマンウェルフェアサイエンス研究教育寄附研究部門

概要
背景と目的： 環状ホスファチジン酸(Cyclic phosphatidic acid: cPA)は、1992 年に我々が真性粘菌から単離したグ
リセロール骨格の sn-2 位と sn-3 位に環状リン酸構造を持つ生理活性脂質であり、種々の哺乳類組織中に極微量存在している。本研究において我々は、近年その著しい技術発展が知られている質量分析法を用い、高感度な cPAの定量的解析系を確立することを目的とした。
方法： 標準品 cPA は SANSHO(株)から入手した。分析にはタンデム型質量分析計(QTRAP5500; SCIEX 社製)を用いた。分離カラムには GL サイエンス社製の Inertsil ODS-3 C18 カラム(3 μm, 2.1 × 150 mm)を用いた。また移動相として 5mM ギ酸アンモニウム-95%メタノールを用い、流速 0.2 mL/min でアイソクラティック溶出を行った。
結果： Fig. 1 に 16:0 cPA の構造式と CID により得られたフラグメントイオンを示す。ネガティブイオンモード
で 16:0 cPA を CID に供した結果、m/z 255.2、153.0、79.0 を主要フラグメントイオンとして認め、m/z 255.2 を脂肪酸部のカルボン酸陰イオン、m/z 153.0 を[cyclic glycerophosphate]-、m/z 79.0 を[PO3]-と同定した(Fig. 1B)。cPA の構造類似体であるリゾホスファチジン酸はネガティブイオンモードでの CID から m/z 153.0 および 79.0 を主要フラ
グメントイオンとして産生することが知られており[1]、cPA 特異的なフラグメントイオンである m/z 255.2 の脂肪酸部のカルボン酸陰イオンを用い定量法の確立を進めた。Table 1 に Analyst ソフトウェアの quantitative optimization
tool を用いて最適化を行い決定したイオン源部および検出部の各種パラメーターを示す。逆相カラムを用い標準品
cPA を溶出させた結果、cPA 分子種ごとの明瞭なピークが得られた(Fig. 2)。
考察・結論： cPA は我々が単離・構造決定した脂質メディエーターであり、がん細胞の浸潤・転移抑制作用や、神経細胞の生存と分化を促進する作用をもつ[2-4]。今後、確立した測定法を用いて cPA の量的・質的変化を調べることで、cPA 代謝系をターゲットとした新たな創薬への発展ならびに疾患の早期発見など、病気の治療や診断法の確立につながる可能性が期待される。
キーワード： 環状ホスファチジン酸、LC-MS/MS

5.0e6

0.0
0.0

6.05

16:0 cPA
391.2 > 255.2
1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0
8.0
Time, min

9.0

10.0

7.0
8.0
Time, min

9.0

10.0

6.0

7.0
8.0
Time, min

9.0

10.0

6.0

7.0

9.0

10.0

8.37

Abundance

1.00e6
0.00
0.0

1.6e6
1.0e6
0.0
0.0

18:0 cPA
419.3 > 283.3
1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

6.42
6
.4
2

18:1 cPA
417.2 > 281.2
1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

5.28
5
.2
8

5.0e6
0.0
0.0

Figure 1 Chemical structures and fragmentation
patterns of 16:0 cPA (A). Negative ion MS/MS spectra of[M - H]- ions of 16:0 cPA (B).

18:2 cPA
415.2 > 279.2
1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

8.0

Time, minFigure 2 The extracted ion chromatograms (EIC) of 16:0
cPA, 18:0 cPA, 18:1 cPA, and 18:2 cPA in a standard cPA
solution.

22

Table 1 Optimized parameters of MRM analysis for cPA

文

献[1]Shan, L., Li, S., Jaffe, K., & Davis, L. (2008).
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[3]Murakami-Murofushi, K., Uchiyama, A., Fujiwara, Y.,
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phosphatidic acid treatment suppress cuprizone-induced
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journal of pharmacology, 741, 17-24.

23

約 10 万件の大量の心拍変動データに基づく
自律神経機能と年齢，BMI との関係
駒澤真人 1,2 板生研一 2,3 羅志偉 1
1 神戸大学大学院システム情報学研究科 〒657-0013 兵庫県神戸市灘区六甲台町 1-1
2 WIN フロンティア株式会社 〒100-0006 東京都千代田区有楽町 1-12-1 新有楽町ビル 247
3 順天堂大学医学部 〒113-8431 東京都文京区本郷 3-1-3

概要
著者らが先行研究で開発した，スマートフォンのカメラを用いた心拍変動解析システムを利用して，他に類をみない約 10 万件の大量の心拍変動データから，自律神経機能と年齢及び肥満度を示す BMI（Body Mass Index）との関係を調査した．その結果，年齢及び BMI が上がるほど，自律神経の活動量であるトータルパワーが優位に下がる傾向がみられ，専用のセンサを使用した先行研究の結果と同様な傾向が確認できた．
キーワード：心拍変動解析，自律神経機能，交感神経，副交感神経，トータルパワー，BMI，スマートフォン，カメラ，輝度

背景と目的
著者らが先行研究で開発した，スマートフォンのカ
メラを用いた心拍変動解析システムを利用して[1]，蓄積された約 10 万件の大量の心拍変動データに基づき，加齢および BMI（Body Mass Index）が，自律神経機能に与える影響について検証を試みた．
先行研究では，専用の加速度脈波センサや小型心拍センサを使用し，加齢になるほど自律神経の活動量であるトータルパワーが低下するといった報告[2],[3],[4]や，BMI が高いほどトータルパワーが低下するといった報告[5]がある．しかしながら，どの研究も被験者は多くて数百人程度に留まっており，また，BMI とトー
タルパワーを検証した先行研究[5]では，更年期障害を患った女性のみを対象としており，本研究のように，一般の被験者を対象に，大量の測定データで分析した例はない．
そこで本研究では，18,964 名（男性：4,964 名，女性：
14,000）の全 95,695 の心拍変動データに基づき，自律神経機能と加齢及び，BMI との関係について分析した．

方法
本研究では，スマートフォンのカメラを用いた心拍変動解析システム[1]を利用した．使用したシステムでは，スマートフォンのカメラ部分に指先を当て，皮膚の輝度を連続的に取得することで，輝度の変化から脈波波形を推定し，その脈波波形から検出されたピーク
間隔（RR 間隔に相当）のゆらぎを周波数解析し，自律神経指標を算出している．また，周波数解析手法は論文[6]の手順に則り，0.04Hz～0.15Hz を低周波数成分(LF)，0.15Hz～0.4Hz を高周波成分(HF)として算出している．LF と HF の総和はトータルパワー（TP）と呼ばれ，自律神経活動全体の指標とされている．この指標は疲労と相関していると言われ，値が小さいほど疲労が溜まっている状態を示すと言われている[7]．本研究では，全 95,695 の心拍変動解析データを用いて，統計処理の検定の有意水準は 1%とした．

との散布図を示す．回帰分析をおこなった結果，LnTPと年齢との間に有意な負の相関（p<0.01）が認められた．

図 1 LnTP と年齢との散布図
図 2 に，各年代の LnTP の推移を示す．10 代未満から 60 代以上の 7 グループに分類し，グループ間の差を調べるために，Tukey-Kramer test の手法により多重比較をおこなった．その結果，グループの年代が上昇するに伴い，LnTP の平均値が優位に低下していた．
（ただし，
50 代と 60 代以上との間では有意差はなかった．
）
先行研究[2],[3],[4]でも，年齢が上がるほどトータルパワーが下がる傾向がみられ，本研究でも同様な傾向が確認でき，加齢になるほど自律神経の活動量機能が低下することを示唆する結果となった．

自律神経機能と年齢との関係
本項では，自律神経機能と年齢との関係を調査した．
自律神経の活動指標であるトータルパワーを対数化す
ると，正規性が高まると言われているため[2]，各測定
データのトータルパワーを対数変換（LnTP）し，年齢との間で相関分析をおこなった．図 1 に LnTP と年齢

図 2 各年代と LnTP との関係

24

自律神経機能と BMI との関係

結論

本項では，自律神経機能と BMI との関係を調査した．
BMI とは身長の二乗に対する体重の比で，人の肥満度を表す体格指数である．また，BMI から論文[8]の基準に則り，肥満度を算出している．BMI と肥満度との関係を表 1 に示す．また，図 3 に LnTP と BMI との散布図を示す．回帰分析をおこなった結果，LnTP と BMIとの間に有意な負の相関（p<0.01）が認められた．図4 に，肥満度と LnTP との推移を示す．肥満度を 5 グ
ルー プに分類し ，グループ間の 差を調べる 為に ，Tukey-Kramer test の手法により多重比較をおこなった．
その結果，肥満度が上昇するに伴い，LnTP の平均値が優位に低下していた．
（ただし，肥満（2 度）と肥満）BMI とト（3 度以上）との間では優位差はなかった．
ータルパワーを検証した先行研究[5]では，更年期障害を患った女性のみを対象として，BMI が高いほどトータルパワーが下がる傾向がみられているが，本研究では一般の被験者でも同様な傾向が確認できた．これは，肥満度が高い人ほど，疲労が溜まっている傾向がある
ことを示唆する結果となった．

本研究では，著者らが先行研究で開発した，スマー
トフォンのカメラを用いた心拍変動解析システムを利用して[1]，約 10 万件の大量の心拍変動データから自律神経機能と年齢及び，BMI との関係を調査した．
その結果，年齢及び BMI が上がるほど，自律神経の活動量であるトータルパワーが優位に下がる傾向がみられ，専用のセンサを使用した先行研究の結果と同様な傾向が確認できた．
本研究では，一般の被験者を対象として，他に類をみない約 10 万件にのぼる大量の測定データから，上記のような傾向がみられたことは非常に有益であると考
えられる．

表1

BMI と判定基準

18.5未満低体重18.5～25未満

標準25～30未満

肥満（1度）

30～35未満

肥満（2度）

35～40未満

肥満（3度）40以上

肥満（4度）

図3

LnTP と BMI との散布図

今後の展開
今後の展開としては，スマートフォンのカメラを用いた心拍変動解析システム[1]にて，日々蓄積される自律神経のビックデータを基に，以下の項目に関して研究を進めていきたいと考えている．


自律神経機能と日内変動との関係
自律神経機能と季節変動との関係
自律神経機能と行動との関係
自律神経機能と地域性（住んでいる地域）との関係

参考文献[1] 駒澤真人，板生研一，羅志偉：“スマートフォンのカメラを用いた心拍変動解析システムの開発，”第 20
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1999 年）

図 4 肥満度と LnTP との関係

25

第 2１回 人間情報学会ポスター発表集
平成 27 年 9 月 10 日発行

発行所

人間情報学会〒100-0006 東京都千代田区有楽町 1-12-1 新有楽町ビル 247
Tel. 03-5252-7382

Fax. 03-5252-7386

E-mail：admin@npowin.org
URL：http:// http://www.ahi-soc.info/26