系列的手続き記憶の蓄積・再生における左右半側間比較
石原 奈実	  私たちは日常生活において電子機器等を繰り返し操作することによって一連の操作を系列的手続き記憶として得ている。本研究では、この系列的手続き記憶の蓄積・再生に用いる手と脳の働きの関係について調べた。系列的手続き記
憶を再生する際にはタイミングが現れるが、学習、または再生する手によってタイミングが利き手側、非利き手側のどちらの半球に蓄積し、またどちらの半球から再生しているかを検討する。	  本研究の目的は、Sakai ら(2003)の提唱した 2 つの仮説「利き手で学習したチャンクパターンは利き手側の半球にのみ蓄積するが、非利き手で学習したチャンクパターンは両半球に蓄積する」(蓄積における仮説)、「利き手は両半球どちらのチャンクパターンでも再生することが可能である」(再生における仮説)のそれぞれの真偽を検証することである。	  実験では、連続的運動学習のひとつである[2×10]ボタン押し課題を用いた。
始めに、スタートボタンを押すと課題が開始され、4 行 4 列、計 16 個のボタンが配置され、そのうちの２つのボタンが赤く点灯している画面が表示される。
この画面をセットと呼ぶ。点灯した 2 つのボタンにはあらかじめボタン押し順序が決められているが、実験参加者には教示されていない。そのため、実験参加者は試行錯誤してボタン押し順序を学習していく必要がある。2 つのボタンを正しい順序で押すことができると、100msec 後に新しいセットが表示され、異なる 2 つのボタンが赤く点灯した画面が表示される。間違った順序で押すなどのエラーを起こすと、再び Home Key を押して第一セットからやり直さなければならない。これを計 10 セット行う。本実験では、セット 10 までを 30 回成功できると 1 ブロック達成とした。また、課題を原学習、再学習、タイミング妨害学習の 3 つに分けて行った。原学習・再学習では通常の[2×10]ボタン押し課題を用いたが、タイミング妨害学習では、原学習や再学習と同じボタン系列を用いて、音が鳴るごとに一つずつボタンを押す課題を行ってもらった。音はセットが表示されてから、100ms、400ms、700ms、1000ms のうちのいずれかの時間おいてから鳴る。また、時間はランダムに決められる(図 1)。

図 1	  原学習・再学習とタイミング妨害学習の手続き
実験は３つのグループにわけて行った。グループの使用条件とその目的については表 1 に示す。条件名はそれぞれ原学習で使用する手/タイミング妨害学習で使用する手/再学習で使用する手を表しており、D は利き手、ND は非利き手である。D/d/D 条件はすべての学習を利き手で行う条件で、タイミングの妨害効果があることを確認するための条件である。この条件に対して、コントロールとしてタイミング妨害学習を行わない D//D 条件を設ける。D/nd/D 条件は、原学習を利き手、タイミング妨害学習を非利き手、再学習を利き手で行う条件で、蓄積における仮説を検証するための条件である。この条件に対しても、コントロールとしてタイミング妨害学習を行わない D//D 条件を設ける。ND/d/D 条件
は、原学習を非利き手、タイミング妨害学習と再学習を利き手で行う条件で、再生における仮説を検証するための条件である。この条件のコントロールとして、タイミング妨害課題を行わない ND//D 条件を設ける。

表 1	  グループごとの使用条件とその位置付け
D//D

D/d/D$! 



D//D

D/nd/D

ND//D ND/d/D#" " 	  本実験では、タイミング妨害課題の妨害効果の有無によって、チャンクパターンがどちらの半球に蓄積し、どちらの半球から再生するのかを調べる。分析には原学習の最終ブロックと再学習ブロックのタイミングの差を用いる。タイミングは 10 個の Choice Time(選択時間、以下 ChT と呼ぶ)の長短で表す。ChTとは、各セットの 2 個のボタンが点灯してから 1 つ目のボタンが押されるまでの時間のことである。Sakai らの方法にならい、原学習最終ブロックと再学習ブロックのそれぞれ 10 個の ChT を 2 個の 10 次元ベクトルと考え、それらのなす角度によってタイミングの差を表した。	  まずタイミング妨害課題にタイミング妨害効果があるかを確認するため、グループ 1 で行った D/d/D 条件と D//D 条件の原学習と再学習のタイミングの差を比較する。図 2 はグループ１の 2 本の 10 次元ベクトルの内積から求めたタイミングの角度差を平均したものである。条件間で対応のある両側 t 検定を行ったところ、有意差が見られたことから、タイミング妨害学習を行うことによって、再学習の際、原学習のタイミングで課題を遂行することが難しくなったと言える。よって、タイミング妨害学習には妨害効果があるとわかった。

原学習と再学習のタイミングの差	 
0.25

＊	 

角度(rad)	 

0.2
0.15
0.1
0.05

＊:p<0.05	 
0
D//D条件	 

D/d/D条件	 

図 2	  D//D 条件と D/d/D 条件における原学習と再学習のタイミング差	  次に、グループ 2 で行った D/nd/D 条件と D//D 条件の原学習と再学習のタイミングの差を比較する。比較の方法は前述の方法と同様で、それぞれの条件の原学習最終ブロックと再学習ブロックの 10 個の ChT を用いる。図 3 はグループ 2 の 2 本の 10 次元ベクトルの内積から求めたタイミングの角度差を平均したものである。条件間で対応のある両側 t 検定を行ったところ、有意差は見られなかった。このことから、D/nd/D 条件ではタイミング妨害課題の効果をほとんど受けていないと言える(図 4)。

原学習と再学習のタイミングの差	 
0.25

角度(rad)	 

0.2
0.15
0.1
0.05
0
D//D条件	 

D/nd/D条件	 

図 3	  D//D 条件と D/nd/D 条件における原学習と再学習のタイミング差D    DND

ndD

図 4	  D/nd/D 条件においてタイミングが蓄積・妨害・再生している様子	  次に、グループ 3 で行った ND/d/D 条件と ND//D 条件の原学習と再学習のタイミングの差を比較する。比較の方法は前述の方法と同様で、それぞれの条件の原学習最終ブロックと再学習ブロックの 10 個の ChT を用いる。図 5 はグループ 3 の 2 本の 10 次元ベクトルの内積から求めたタイミングの角度差を平均したものである。条件間で対応のある両側 t 検定を行ったところ、有意差は見られなかった。このことから、D/nd/D 条件ではタイミング妨害課題の効果をほとんど受けていないと言える(図 6)。

原学習と再学習のタイミングの差	 
0.25

角度(rad)	 

0.2
0.15
0.1
0.05
0
ND//D条件	 

ND/d/D条件	 

図 5	  ND//D 条件と ND/d/D 条件における原学習と再学習のタイミング差

ND    DNDdD

図 6	  ND/d/D 条件においてタイミングが蓄積・妨害・再生している様子	  これらの結果から、Sakai ら(2003)らの提唱した仮説のうち蓄積の仮説は棄却され、再生の仮説は支持されることがわかった。これより、連続的運動学習における手続き記憶に関するチャンクパターンがどのように蓄積・再生しているかを表すモデルを図 7 に示す。

NDDDD    NDND

図 7	  チャンクパターンの蓄積・再生におけるモデル