Musashino University Academic Institutional Repository

小嶋, 知幸

Kojima, Tomoyuki

加我, 君孝

Kaga, Kimitaka

石川, 史人

Ishikawa, Fumito

斎藤, 陽一

Saito, Yoichi

石川, 貞夫

Ishikawa, Sadao

武蔵野大学学術機関リポジトリ　Musashino University Academic Institutional Repositry
同一被験者，同一課題における事象関連電位の頂点
潜時の再現性について : 背景脳波および覚醒水準
の変動との関連で
著者 小嶋 知幸, 加我 君孝, 石川 史人, 斎藤 陽一, 石
川 貞夫
著者（英） Kojima Tomoyuki, Kaga Kimitaka, Ishikawa
Fumito, Saito Yoichi, Ishikawa Sadao
雑誌名 Audiology Japan
巻 37
号 3
ページ 183-189
発行年 1994
URL http://id.nii.ac.jp/1419/00000667/
Audiology Japan 37, 183~189, 1994 
同一被験者，同一課題における事象関連電位
の項点潜時の再現性について
――背景脳波および覚醒水準の変動との関連で
小嶋知幸1,2), 加我君孝叫石川史人2)
斉藤陽一3), 石川 貞夫4)
1)江戸川病院リハビリテーション科
2)東京大学耳鼻咽喉科学教室
3)脳波計量研究所
4)日本光電富岡株式会社
要旨： 事象関連電位（以下ERP)の加算波形の潜時における， (1)同一個体内での再現性，
(2)覚醒水準の低下に伴う変動について，加算前の素反応および背景脳波との関連で検討す
ることを目的とした。健常成人9名を対象とし，聴覚刺激によるオドボール課題を反復し
て3回以上施行し，Nl,P2, N2, P3を分析対象とした。また，脳波の同時記録を行った。
結果，9名中覚醒を維持した被験者（以下W群）が5名，実験中覚醒水準の低下 (Stage1 
まで）を認めた被験者が4名であった。結論として，(l)W群でも ERPの潜時の再現性には
個人差が認められた。 (2)覚醒水準の低下により，潜時の変動係数の個人差が大きくなった。
(3) Stage 1前半では a波の変動および標的刺激後の a波の位相の同期が加算波形に影響を
与えている可能性が考えられた。(4)Stage 1後半では標的刺激がトリガーとなり，睡眠―覚
醒のパターンが繰り返され，覚醒状態での認知 ・判断とは異なる反応が生じている可能性
が考えられた。
ーキーワードー
事象関連電位，P300,頂点潜時，再現性，覚醒水準，素反応
はじめに
P300を含む事象関連電位 (Event-Related Poten-
tial, 以下ERPと略す）の再現性や類型化については
Sklare叫早川叫中込3)などによる報告がある。
しかし，ERPの加算波形の同一個体における再現性
について，加算前の個々の素反応との関連で論じた研
究や，脳波をモニターし背景脳波との関連で論じた報
告は少ない。本研究では，聴性誘発反応のうち Nl,P2, 
NZ, P3の4成分の加算波形の潜時における，(1)同一個
体内での再現性，(2)覚醒水準の低下に伴う変動，につ
いて素反応および背景脳波との関連で検討したので報
告する。
I . 対
?
対象は神経心理学的疾患，精神神経疾患の既往，ア
ルコールまたは薬物常用の既往のない健常成人9名（男
性6名，女性3名）。平均年齢は38.4士1歳である。
I. 方法
パラダイムは聴覚刺激によるオドボール課題を用い
た。音刺激は，強度50~60dBSPL, 立ち上がり時間10
184 Audiology Japan 37, 1994 
ms, プラト一時間lOOms,減衰時間lOmsのトーンバー
スト。 lkHzを標準刺激， 2kHzを標的刺激とし，出
現頻度の割合は標準剌激80%に対して標的刺激20%と
した。刺激は被験者から約2メートル離れた位置に設
置されたスピーカから0.3Hzの頻度で出力され，被験
者は仰臥位 ・閉眼にて標的刺激に対してポタン押しで
反応する方法で行った。
記録は，帯域周波数は0.1Hz~50Hz に設定し，両耳
染連結を基準として正中前頭部(Fz),正中中心部(Cz),
正中頭頂部(Pz),正中後頭部(Oz)から単極導出した。
音剌激と平均加算は（株）日本光電製Neuropack8を
用い，音刺激開始時をトリガーとし，刺激前400msか
ら剌激後1600msまでの 2秒間について，標準刺激ー標
的刺激の組合せで25回加算を行った。 1回の施行時間
は約10分。この条件で， 1 ~2 分の間隔をおいて連続
3回反復して施行した (1名のみ 4回施行）。
潜時の同定は頂点同定法によった。刺激開始後50~
150ms の区間内における最大陰性成分を Nl,250~600
msの区間内における最大陽性成分を P3とし，NlとP3
の間の最大陽性成分，最大陰性成分をそれぞれP2,NZ 
とした。本研究ではCzから得られた加算波形を分析の
対象とし，他部位から得られた加算波形は，頂点同定
の際の参考とした。
さらに，加算波形におけるある成分が加算前の25回
の個々の素反応とどのような相関を示しているかにつ
いて以下の手順で検討した。まず，加算波形で，解析
を目的とする成分を含む一定の区間に窓を設定した。
本研究では窓の設定は視察によりマニュアルで行った。
次に設定した窓をテンプレートとし，テンプレートと
個々の素反応との相関関数値を算出した。また， lOHz
の帯域除去フィルタによって元波形から分離した a帯
域成分についても同様の解析を行った。
また，（株）日本光電製サーマル・アレイ ・レコーダー
WS-682Gを用いて実験中の脳波を記録した。記録され
た背景脳波と， 1施行終了ごとの被験者自身からの眠
気についての報告を総合し，課題遂行中の被験者の覚
醒水準を判定した。睡眠段階の判定は， Rechtschaffen•l
らの国際基準に依った。
II. 結果
全被験者の全施行における各成分の潜時と，実験中
の覚醒水準について表1に示す。
9名のうち，脳波上も自覚的にも実験中覚醒をほぼ
維持したと判断された被験者は5名であった。 一方他
表 l 全被験者の全施行における潜時と覚醒水準
(W)はStageWを示す。 (1)は，いずれかの施
行でStage1が認められたことを示す。潜時の数
字の右に付した＊は，覚醒水準の低下した施行
であることを示す。
ぷ段者階） 1 第1:行....l: ぷ品行平均標準囚差変動係数（匁）
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(1) 
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92 96• 92 4 
160 172• 168 7 
220 252• 231 18 
320 356• 332 21 
136 116• 132 14 
184 188• 189 6 
232 292• 256 32 
368 380• 351 41 
88• 100 95 
160• 164 165 
268• 224 240 24 
536• 300 381 134 
104 116(112) 112 6 
196 184(196) 194 7 
248 240 (244) 246 5 
380 392(380) 381 8 
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の4名では，実験中いずれかの施行において a波が記
録の50%以下になる浅眠期または，vertexsharp tran-
sientが出現する軽睡眠初期を認めた。ただし，全例標
的刺激への応答率は100%であった。
1. 覚醒群
実験中覚醒水準を維持した 5名（以下W群）の各潜
時の変動係数の平均は， NlとP2がともに3.3%,N2 
が1.8%,P3が5.9%であった。被験者を第一要因，施
行回数を第二要因とする二元配置分散分析（青木5)によ
る）の結果， 4成分の潜時とも施行回数による効果は
認められず，被験者による効果が認められた（それぞ
れF=20.1,10.3, 31.1, 15.0, P<0.01)。
事象関連電位の頂点潜時の再現性 185 
図1は， 5名中， P3の変動がもっとも小さかった被
験者SYの加算波形と第一施行中の脳波の一部である。
各施行を通してほぼ一貫した加算波形が認められ， a波
も変動が少なく 一定していた。 素反応の解析結果を図
2に示す。 a帯域成分は25回を通じて，また刺激の前
後を通じてほぼ一定の振幅を示していた。
図3は第3施行でP3の潜時が延長し，5名中 P3の
変動係数がもっとも大きかった被験者IFの加算波形で
ある。変動の原因について検討するために，第1施行
と第3施行のP3成分について素反応から比較した。解
析の手法はSYの場合と同様である。第 1施行では剌激
直前の覚醒水準は良好であり，また全体を通じて a帯
域成分はほぼ一定の振幅を示していた（函 4)。一方，
図5に示したように第3施行では刺激直前に a帯域成
分が減少している部分があり（第14,18, 20, 25加算）
軽微な覚醒水準の変動が疑われた。また，テンプレー
トに対する相関関数値の高い素反応において a帯域成
分が同期しているようにみられる部分があった（第 2,
4, 7, 8, 14, 15加算）。
2. 覚醒水準低下群
実験中浅眠ないし軽睡眠初期を認めた 4名（以下
Stage 1群）の各潜時の変動係数の平均は，NIが7.2%,
P2が3.6%,N2が10.2%,P3が17.7%であり，覚醒
時にくらべNlを除く 3成分の変動係数の分散が大であ
った (P<0.01)。
2nd. 
3rd 
RARE FREQUENT (S.Y.) 
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図1 SYの加算波形（上段）と第 1施行中の脳波（下
段）
RAREは標的刺激，FREQUENTは標準刺激に
よる加算波形
図6は，第1施行から若干眠気があり，第2施行，
第3施行でStage1前半（浅眠期） を含むと判定された
被験者OKの加算波形と，第3施行中の背景脳波の一
部である。覚醒例と比べ l施行ごとの加算波形の変化
が明らかである。第3施行でN2,P3の潜時の延長が
認められた。
さらに，潜時の差の大きかった第1施行と第3施行
での N2成分について，素反応から比較検討した。その
(a) 
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図2 SYの素反応（第 1施行）
(a)は加算波形（テンプレート）と， P3を含む300
ms~446ms に設定した窓（点線にはさまれた部
分）。 (b)は素反応。 25回分の波形を左上から順に
配置。各素反応波形の右横に示された棒グラフ
がテンプレー トに対する相関関数値の相対的な
量を示している（右向きが正）。右下は整流加算
した a波。(c)はlOHzの帯域除去フィルターによ
って分離した a帯域成分。
186 Audiology Japan 37, 1994 
(a) 
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1.F.I O<'2 
(a) 
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図3 IFの加算波形
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図6 OKの加算波形と第3施行中の脳波
a波の減少を認める。
事象関連電位の頂点潜時の再現性 187 
(a) 
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図7 OKの素反応（第1施行）
説明は図 3 と同様。NZ を含む192ms~284ms に
窓を設定した。
結果，第3施行は第 1施行に比べ全体に a帯域成分の
変動が大であった。また，第 1施行ではテンプレート
と相関関数値の大きい素反応は a帯域成分の振幅が比
較的小さかったのに対し（第9,12, 15, 20加算），第
3施行ではテンプレートと相関関数値の大きい素反応
はa帯域成分の振幅も大きく，しかも位相が同期して
いるようにみられた（第3,8, 10加算）（固7'図8)。
図9は， 第1施行と第3施行ではほぼ覚醒と判定さ
れたが，第2施行でStage1後半（軽睡眠初期）を含む
と判定された被験者KTの加算波形と第2施行中の背
景脳波の一部である。第2施行の加算波形では，N2の
振幅増加•潜時延長を認め，また P3 は頂点が不明瞭と
なり潜時が著明に延長し， slowwave様の波形を呈し
(a) 
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呵ヽ
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• o:• d● ,,.m ->'裟 mミ， -, 
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図8 OKの素反応（第3施行）
説明は固 3と同様。N2を含むl78ms~332ms に
窓を設定した。
RARE FREQUENT CK.T.) 
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図9 KTの加算波形と第2施行中の脳波
vertex sharp transientの出現を認める。
188 Audiology Japan 37, 1994 
(a) 
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図10 KTの素反応（第2施行）
説明は図 3 と同様。 P3 を含む426ms~656ms に
窓を設定した。
ていた。極端に加算波形の変化した第3施行について
素反応データを解析した結果， a帯域成分は刺激前で
ほぼ消失し，刺激後600~700ms あたりから急激に出現
する傾向を示していた。特にこの傾向は後半に著明で
あった（図10)。
IV. 考察
1. 覚醒状態での潜時の再現性と背景脳波
中込ら3)は健常男性9名に対し，検査時刻を一定にし，
日を変えて本研究とほぼ同一の課題を 6回施行した結
果， NlとP3の潜時は施行間，被験者間のいずれでも
変動は認められなかったと報告している。本研究では
覚醒群5名の潜時は 4成分とも施行順序では中込らの
結果同様変動は認められなかったが，被験者間では変
動が認められた。しかし，素反応からの検討の結果，
変動の大きい被験者では変動の原因となった施行にお
いて，刺激直前での a帯域成分の減少や窓の部分での
a帯域成分の位相の同期傾向などが認められた。この
ことから，軽微な覚醒水準の変動に伴う a波の変動お
よび数回の a波の位相の同期が加算波形に影響を与え
た可能性が考えられる。
2. 覚醒水準の低下と潜時の変動
Stage 1群はW群に比べ，Nl以外の3成分で潜時の
変動係数の個体差が大であった。
浅眠期では a波が量的に変動するばかりでなく， 25
回のうち数回位相が同期し加算波形に影響を及ぼす場
合があり，結果として加算波形の潜時に変動をもたら
す一因になっていると考えられた。音刺激の前後で a
波の位相の同期確率に違いがあるかどうか，またそれ
は覚醒水準の低下した場合に生じ易い現象なのか，な
どについては，今後検討の必要がある。
軽睡眠初期まで覚醒水準が低下した場合は，刺激直
前に消失していた a波が標的刺激後に出現していたこ
とから，標的刺激をトリガーとして睡眠一覚醒のパタ
ーンを繰り返していた可能性があり，標的刺激に100%
応答していても覚醒状態での認知，判断とは脳内での
機構が異なると考えられた。
V. まとめ
1. 覚醒状態であっても ERPの潜時は個体によって再
現性に違いが認められたが，変動の大きい被験者で
はa波の変動も比較的大きく ，軽微な覚醒水準の変
動が疑われた。
2. 覚醒水準の低下により P2,N2, P3の潜時の変動
の個体差が大きくなる傾向が認められた。
3. 軽微な覚醒水準の変動や，浅眠期では，a波が量
的に変動するばかりでなく，刺激後に位相が同期し，
加算結果に影響を与える可能性のあることが示唆さ
れた。
4. 軽睡眠初期まで覚醒水準が低下した場合，標的刺
激をトリガーとして覚醒反応を繰り返した可能性が
あり，標的刺激に応答していても覚醒状態で認知，
判断がなされる場合とは脳内での機構が異なる可能
性が考えられた。
Within-subject Stability of Latencies of 
Event-related Potentials-in The Awake 
事象関連電位の頂点潜時の再現性 189 
Stage and The Stage 1 
Tomoyuki Kojima'-2l, Kimitaka Kaga叫Fumito
Ishikawa2i, Yoichi Saito3i, Sadao Ishikawa•l 
Department of Rehabilitation, Edogawa 
HospitaJ1>, Department of Otolaryngology, 
Tokyo University School of Medicine丸
Research Institute for EEG Analysis3>, Nihon 
Kohden Tomioka Corporation•l 
This study attempted to investigate within-sub-
ject stability of latency of event-related potentials 
(ERPs) from the stage W to the stage 1. We perfor-
med an auditory discrimination paradigm repeated-
ly more than three times for nine normal adults. 
During the experiments, the EEG was recorded 
simultaneously. The latencies of the Nl, P2, NZ and 
P3 components in the averaged wave forms were 
measured. And we studied the stability of the 
latencies in the subjects in the stage W and the 
influence of drowsy (early stage 1) or very light 
sleep (late stage 1) on the variability of the latencies. 
As a result, (1) coefficient of variance (CV) of the 
latencies showed the significant difference between 
subjects even in the stage W, (2) Between-subject 
variability of CV of the latencies was more statisti-
cally eminent in the subjects in the stage 1 than 
those in the stage W, (3) in the stage of drowsy, 
instability of alpha wave during the experiment and 
synchronization of alpha wave after the target 
stimuli were considered to influence the averaged 
wave forms, (4) in the stage of very light sleep, the 
"sleep and wake" pattern which was triggered by 
the target stimuli was repeated, and this pattern 
was thought to be different from the process of 
attention in the awake stage in the brain. 
参考文献
1) Sklare DA, and Lynn GE: Latency of the P3 
event-related potential: Normative aspects qnd 
within-subject variability. Electroenceph. Clin. 
Neurophysiol. 59 : 420-424, 1984 
2)早川達郎，西尾正人，木暮龍雄，他： 事象関連電
位の再現性と類型化の試み一正常者51例の検討。臨
床精神医学 18: 1567-1579, 1989 
3) 中込和幸，市川郁夫，伊豫理，他：事象関連電位
の個人内一致度について一級内相関係数(ICC)を用
いて。脳と精神の医学 3: 481-488, 1992 
4) Rechtschaffen, A. and Kales, A. : A manual of 
standarized terminology, techniques, and scoring 
system for sleep stages of human subjects. U.S. 
Dept. of H&M. Neurological Information Net-
work, Bethesda, Md., 1968 
5)青木繁伸： NAP統計解析編， Ver.2, 医学書院，
1989 
（原稿受付平成 5.12.15)
別冊請求先 〒133東京都江戸川区東小岩2-24-18
江戸川病院リハビリテーション科
小嶋知幸
Reprint request : 
Tomoyuki Kojima 
Department of Rehabilitation, Edogawa Hospital, 
2-24-18 Higashi Koiwa, Edogawa-ku, Tokyo 133, 
Japan 


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宇野, 彰

Uno, Akira

加藤, 正弘

Kato, Masahiro

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