2023年度日本認知科学会第40回大会

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再認課題時の干渉と新旧項目処理および直感性が瞳孔径に与える影
響：主成分分析を用いた実験的検討
Effects of Interference, Old/New Item Processing, and Intuitivenesson Pupil Dilation during Recognition Task：An Experimental
Investigation Focusing on Principal Component Analysis
大石 充希†，林 勇吾‡
Mitsuki Oishi, Yugo Hayashi†

立命館大学大学院人間科学研究科, ‡立命館大学総合心理学部†
Graduate School of Human Science, Ritsumeikan University‡
College of Comprehensive Psychology, Ritsumeikan University†
cp0095pf@ed.ritsumei.ac.jp ‡yhayashi@fc.ritsumei.ac.jp

概要

いく．

再認課題において実験条件がどの認知過程に影響を

本研究では反応時間や脳波で難易度と新旧性の影響与えるかについて議論がなされている．本研究は定着が十分に確認されている fan 課題[3][4]を用いる．また、度の高い再認課題を、実験条件(干渉・新旧性・直感性)二重過程モデル[5]や fan 課題におけるモデル研究[6]でに対する瞳孔反応の主成分分析(PCA)がこの議論に新は、熟知性(familiarity)・回想性(recollection)から再認処たな視点を与えると考えた．PCA の結果、どの成分で理が説明されている．熟知性と回想性は刺激毎に異なも干渉の効果は示されなかった．また、新旧性は主効果っており、本研究では上記の刺激毎の違いを直感性とと直感性との交互作用が確認された．以上の結果に対して分析に取り入れた．具体的には直感を刺激に対すして定着度の高さが関連していることが考えられるたる判断過程の主観的な確信度を捉えるために導入した．

め、今後は定着度の変化から原因を明らかにしていく．
キーワード：瞳孔計測, fan 課題, 主成分分析(PCA)

直感とは「ほとんど努力や意識することなく反応に到1.

達する」性質を持つとされている[7]．また確信度と瞳孔径は関連していることが分かっている[8]ため、直感はじめに性が及ぼす新旧処理、および難易度処理への影響を瞳経験の有無に対する判断(新旧判断)や新旧判断に必孔を用いて探索的に明らかにしていく．

要な個別の情報処理は日常の中で行われる適応的な能以上を踏まえ本研究の目的は 2 点ある．一つ目は瞳力[1]である．また、上記のような記憶に関する内的な孔への PCA が[2]と同じ 3 つの成分を抽出できるかを処理を簡易に示すことが出来る点で瞳孔が注目を集め確認することである．二つ目は PCA で得られた成分とている．その中には，[2]は再認判断における難易度（単難易度・新旧性・直感性との関係を探索的に明らかにす語間の意味的類似度）と新旧性が反応時間・瞳孔へ及ぼることである．

す影響を調べ、瞳孔データへの主成分分析(PCA：

本研究の仮説として難易度と新旧性、直感性が与えprincipal component analysis)から難易度と新旧性が影響る瞳孔への影響は以下の 4 つである．知識間の干渉にを与える認知過程の抽出を試みた．しかし、これは従来伴う瞳孔散大[9]が考えられる(H1)．親近性と回想性のの再認実験による検討であり知識の定着度が比較的浅総体とされる記憶強度の高い学習項目に対する瞳孔散いものであることから，日常的な記憶検索の観点でみ大[10]が考えるられる(H2)．直感性の低さが認知負荷をるとより定着度が深い題材での検討も必要である．加増加させ瞳孔を散大させる[8]と考える(H3)．上記の交えて，再認判断における難易度が，再認反応時間・瞳孔互作用、に直感性の高さが難易度や新旧性の影響の減に及ぼす影響については，まだ明瞭な結果が得られて少や消滅につながると考える(H4)

いないという現状がある．そこで本研究では，難易度と新旧性という複数の性質を明確に持つ記憶課題に着目し、再認判断時における瞳孔への影響を明らかにして

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P1-0362.5. 実験計画
方法2.

独立変数は被験者内要因である難易度と新旧性、直感性であり、従属変数は PCA の主成分スコアとし

2.1. 実験参加者

た．

立命館大学生 18 人（男性：9 名，女性：9 名）が実

2.6. 分析験に参加した（平均年齢 21.3 歳,標準偏差 1.10）．

まず、PCA の分析手順を説明する．PCA を行うにあ2.2. 装置

たり、R の関数 principal を利用した．この関数は入力

30Hz で動作する Tobii Pro X2-30(トビー・テクノロ

データが標準化(平均が 0，標準偏差が 1)される．関数ジー株式会社)を用いて、瞳孔の大きさを計測した．の引数には、行が各実験参加ごとの条件数、列が時間を表す行列を設定した．行数に関しては 17(実験参加

2.3. 刺激者)×3(難易度)×2(新旧性)×2(直感性)である．時間に関しては分析に利用した時間が 2400ms であり、視線計測器「人が場所にいる．
」という 28 の学習文が 17 の人単のサンプリングレートが 30Hz であるため、列数は 80語と場所単語をランダムに組み合わせて作成された．

である．この行列に対して PCA を行った結果、試行ごまた同じ単語を用いて同数の非学習文を作成した．上と(各行ごと)に主成分スコアが 1 つ得られる．抽出する

記の学習文・非学習文では[3]に従って文間における単主成分の数は先行研究を参考にして、3 つとした．また、語の重複度が設定されており、この重複度が本実験のこの主成分スコアの意味を解釈するにあたり、主成分再認難易度に対応している．

負荷量(主成分スコアと瞳孔データの相関係数)を 80 の時間点に対して算出した(Figure 1)．PCA で得られた主2.4. 手続き

成分スコアに対しては 3 要因分散分析を行った．
ただ、実験は学習セッションと語彙判断課題、再認記憶課題

誤再認、欠損値が 30%を超える試行、瞳孔データを適を行った．学習セッションでは実験参加者に 28 の文切に得ることが出来なかった実験参加者 1 名は分析かに対して確認テストに通過できるような暗記を求めら外した．また、刺激提示後 2400ms~3000ms においてた．確認テストは学習項目で使われていた 17 の人単は欠損値の割合が一貫して高かったため同様に分析か語と 17 の場所単語に関する計 34 個の手がかり再生テ

ら外した．

ストを行った．語彙判断課題では、画面上に提示された単語が有意味語かどうかを判断することを実験参加3.

者に求めた．再認記憶課題では、画面中央部に 1 つず

結果PCA の結果を示す．まず、全体の分散の 72%を説つ提示される 56 個の単語組が学習項目か非学習項目明する 3 つの成分を抽出した．PC1 は全分散の 31%、かをキー押しで判断させた．各試行で再認判断後にそPC2 は全分散の 29%、そして PC3 は全分散の 12%をの判断の直感性の程度を 6 件法（1：とてもあてはま説明した．また、PC1 は再認判断における終盤で、る～6：まったくあてはまらない）で尋ねた．直感をPC2 は中盤で、PC3 は序盤で主成分負荷量がピークと何も考えずに行われる判断であると教示し、直感的ななった(Figure 1)．

判断の練習のため語彙判断課題[11]を利用した．また、瞳孔径を個人で比較できるようにベースラインの瞳孔径からの変化率(PDR)を算出した．ベースライン
は刺激が提示される前の 200ms 間の平均瞳孔径とした．

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Figure 1． PCA から得られた主成分負荷量．縦軸がFigure 3． PC2 における新旧性・直感性の主成分スコ主成分負荷量、横軸が時間を表している．

アの平均． エラーバーは標準誤差を示す． *は p<.05

また、全試行の平均反応時間(1447ms)が PC1 と PC2を示す．

PC3 ではどの要因間でも差が見られなかった.の交点付近であった．次に各主成分スコアに対して 3
要因分散分析を行った結果、PC1 では直感性の主効果が有意であり(F(1,16) = 5.40, p < .05, partial h2 = 0.252)と4.

新旧性の主効果が有意傾向であった(F(1,16) = 3.93,考察
本研究は複数要因が再認判断の認知過程に与える影

p<.1, partial h2 = 0.197).また交互作用については直感性

響を主成分スコアに着目して検討した．PCA の結果は×新旧性が有意であった (F(1,16) = 5.15, p < .05, partial

先行研究と同じ 3 つの成分を獲得し、分散分析の結果

h 2 = 0.243)．有意性を示した一次の交互作用について

PC1 では非直感>直感、PC2 で直感>非直感がみられ単純主効果検定 (α=0.15) を行った．単純主効果検定

た．H1 に関して瞳孔の変化率の時間的変化(Figure 4)の結果，直感性の単純主効果(Figure 2)は，学習項目にを踏まえると直感性の高い判断はすばやく記憶の検索おいて有意であり (F(1,16) = 6.54, adjusted p < .05,段階に移行していることが考えられる．

partial h2 = 0.290)、新旧性の単純主効果は、非直感において有意であった(F(1,16) = 7.20, adjusted p < .05,partial h2 = 0.310)．

Figure 2． PC1 における新旧性・直感性の主成分スコ

Figure 4． 直感性における瞳孔の変化率に対する時間アの平均． エラーバーは標準誤差を示す．*は p<.05変化．

を示す．

H2 に関しては PC1 では新旧性で有意、PC2 では新旧PC2 では新旧性の主効果が有意(F(1,16) = 4.510, p <. 05,性の有意傾向が確認され、仮説通りであった．H3 にpartial h2 = 0.232)で直感性による主効果(F(1,16) = 5.420,

関しては難易度の影響は確認されなかったが PC1 におp < .05, partial h2 = 0.258)が有意であった(Figure 3)．

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P1-036[3] Anderson, J. R. (1974). Retrieval of propositional informationfrom long-term memory. Cognitive Psychology, 6, 451–474.
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Pupil Dilation and Metacognitive Confidence during Auditory
Decision-Making. PLoS ONE 10.

いて難易度順でスコアが大きくなった．難易度の瞳孔への影響がみられなかった原因に、定着度が高く、再認判断が他の課題に比べて簡単であるためだと考える．H4 に関して仮説通り PC1 で直感性と新旧性の交互作用が確認された(Figure 2)．また、学習文では PC1の主成分スコアにおける直感性の影響が確認された一方で非学習文では確認されなかった．この結果は、直感性から受ける影響が学習・非学習で異なることが示唆されたと考える．実際、期待と新旧性の関係を瞳孔から調べた研究[12]でも、予想と異なる状況下では学習項目が提示された場合のみ瞳孔の散大が確認されている．本研究では定着度が高く、他の再認研究よりも直感性が高いことが想定される．そのため、実験参加者が「正しい判断が出来る」という予想がある場合は、先行研究と同様の結果が得られる可能性もある．

まとめ

5.

本研究では再認判断における認知過程の抽出、および新旧性・難易度・直感性が及ぼす認知過程への影響を探索的に明きらかにすることを目的とした．先行研
究と比較すると後者の目的を明らかにする分析において異なる結果が得られた．それは難易度処理の影響が見られなかったことである．特に PC2 においては傾向すら確認が出来なかった．また、PC1 では非学習項目が及ぼす影響は直感性に依存しないことが示唆された．今後は難易度がもたらす瞳孔への影響を明確にし、新旧処理が直感性や期待といった他要因から受ける認知プロセスを、定着度を変化させることで明らかにしていく．

謝辞
本研究は一部，立命館大学グローバルイノベーション機構(R-GIRO)による助成を受けた．ここに感謝の意を記したい．

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