20150127sobuchi4

医療情報システム研究室
MRI
【文献調査】
Changes in cortical activity during mental rotation A
mapping study using functional MRI
小淵将吾
廣安知之
山本詩子
2015 年 01 月 27 日
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タイトル
メンタルローテーション中の脳活動の変化：fMRI を用いた脳地図研究
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著者
M.S. Cohen, S.M. Kosslyn, H.C. Breiter, G.J. DiGirolamo, W.L. Thompson, A.K. Anderson, S.Y. Bookheimer,
B.R. Rosen and J.W. Belliveau
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出典
Brain, vol.119, pp.89–100, 1996
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アブストラクト
心的イメージは問題解決のための認知的手法に重要である，そして Shepard と Metzler (1971) によって説明さ
れた複合オブジェクトのメンタルローテーションは心的イメージ課題の中で最もよく研究されている．メンタル
ローテーション課題中の健常者 10 名の脳血流変化を計測するため，機能的 MRI が用いられた．各トライアルに
おいて，被験者は 3 次元形状の 1 対の透視図を見て，一方の絵をもう一方の絵に一致するように心的に回転させ，
2 つの形状が同一か鏡像かを決定する．comparison コンディションと呼ぶコントロール課題は同一方向で現れる
各対の両方の絵を除いて同じである．したがって，同じエンコーディング，比較，そして決定の処理が用いられる
が，メンタルローテーションは要求されない．これらの課題は被験者が固視点を注視する ﬁxation コンディション
にはさまれている．専門的に十分な研究は被験者 10 名中 8 名得られた．sulcal landmarks に基づいて，増強した
信号の領域は特定され，Talaraich と Tournoux のアトラスにしたがい，それらの領域はブロードマン領域（BA）
によって記述された．rotation 課題が comparison コンディションに対比された際，全ての被験者で BA 7a と 7b
（BA 40 に広がり）に活動が生じ，88%の被験者は中前頭回（BA 8）に 75%の被験者は BA 39 と 19 を含む，外
線条体に信号の増強がみられた．過半数の被験者は体性感覚皮質（3–1–2）が関与しており，50 %の被験者の BA
18 において信号の増加があった．前頭皮質において，半数の被験者の BA 9 と 46（前頭前野背外側皮質）に閾値
を超えた活動があった．8 名中 4 名の被験者においても BA 44 と 46 に信号の増加があった．前運動皮質（BA 6）
においてローテーション課題中の半数の被験者で活動があった．運動皮質の活動の関与にラテラリゼーションが
あるという証拠はほとんどなかった．これらのデータはメンタルローテーションが移動物体の追跡や空間的関係
のエンコーディングに関与する領域に関係するという仮説と一致する．そして，同一あるいは類似の直接的な知
覚の神経心像のより一般的な理解に関係している．
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キーワード
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参考文献
6.1 3 次元物体のメンタルローテーションに関する文献
1. Shepard RN, Metzler J. Mental rotation of three–dimensional objects. Science 1971; 171: 701–3.
6.2 メンタルローテーションの評価に関する文献
1. Cooper LA. Demonstration of a mental analog of an external rotation. Percept Psychophys 1976; 19:
296–302.
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6.3 メンタルローテーションの行動データに関する文献
1. Kosslyn SM. Image and mind. Cambridge (MA): Harvard University Press, 1980.
2. Kosslyn SM. Image and brain: the resolution of the imagery debate. Cambridge (MA): MIT Press, 1994.
3. Shepard RN, Cooper LA. Mental images and their transformations. Cambridge (MA): MIT Press, 1982.
6.4 メンタルローテーションの優位半球に関する文献
1. Cohen G. Hemispheric diﬀerences in the utilization of advance information. In: Rabbitt PMA, Domic S,
editors. Attention and performance V. London: Academic Press, 1975: 20–32.
2. Ditunno PL, Mann VA. Right hemisphere specialization for mental rotation in normals and brain damaged
subjects. Cortex 1990; 26: 177–88.
3. Fischer SC, Pellegrino JW. Hemisphere diﬀerences for components of mental rotation. Brain Cogn 1988;
7: 1–15.
6.5 メンタルローテーションに優位半球はないとする文献
1. Simion F, Bagnara S, Bisiacchi P, Roncato S, Umilta C. Laterality eﬀects, levels of processing, and
stimulus properties. J Exp Psychol Hum Percept Perform 1980; 6: 184–95.
2. Jones B, Anuza T. Eﬀects of sex, handedness, stimulus and visual ﬁeld on ’mental rotation’. Cortex
1982; 18: 501–14.
3. Corballis MC, McLaren R. Winding one’s ps and qs: mental rotation and mirror–image discrimination.
J Exp Psychol Hum Percept Perform 1984; 10: 318–27.
4. Corballis MC, Macadie L, Beale IL. Mental rotation and visual laterality in normal and reading disabled
children. Cortex 1985a; 21: 225–36.
5. Corballis MC, Macadie L, Crotty A, Beale IL. The naming of disoriented letters by normal and reading–
disabled children. J Child Psychol Psychiatry 1985b; 26: 929–38.
6. Van Strien JW, Bouma A. Mental rotation of laterally presented random shapes in males and females.
Brain Cogn 1990; 12: 297–303.
7. Uecker A, Obrzut JE. Hemisphere and gender diﬀerences in mental rotation. Brain Cogn 1993; 22: 42–50.
6.6 分離脳患者のメンタルローテーションに関する文献
1. Corballis MC, Sergent J. Imagery in a commissurotomized patient. Neuropsychologia 1988; 26: 13–26.
2. Corballis MC, Sergent J. Judgements about numerosity by a commissurotomized subject. Neuropsychologia 1992; 30: 865–76.
3. LeDoux JE, Wilson DH, Gazzaniga MS. Manipulo–spatial aspects of cerebral lateralization: clues to the
origin of lateralization. Neuropsychologia 1977; 15: 743–50.
6.7 メンタルトーテーションと利き手に関する文献
1. Herrmann DJ, van Dyke KA. Handedness and the mental rotation of perceived patterns. Cortex 1978;
14: 521–9.
2. Yamamoto M, Hatta T. Hemispheric asymmetries in a tactile thought task for normal subjects. Percept
Mot Skills 1980; 50: 467–71.
6.8 メンタルローテーションと脳活動に関する文献
1. Deutsch G, Bourbon WT, Papanicolaou AC, Eisenberg HM. Visuospatial tasks compared via activation
of regional cerebral blood ﬂow. Neuropsychologia 1988; 26: 445–52.
2. Peronnet F, Farah MJ. Mental rotation: an event–related potential study with a validated mental rotation
task. Brain Cognit 1989; 9: 279–88.
6.9 前頭葉とメンタルローテーションに関する文献
1. Alivisatos B. The role of the frontal cortex in the use of advance information in a mental rotation
paradigm. Neuropsychologia 1992; 30: 145–59.
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6.10 メンタルローテーションと盲人患者に関する文献
1. Marmor GS, Zaback LA. Mental rotation by the blind: does mental rotation depend on visual imagery?
J Exp Psychol Hum Percept Perform 1976; 2: 515–21.
6.11 メンタルローテーションとレスポンスタイムに関する文献
1. Georgopoulos AP, Massey JT. Cognitive spatial–motor processes. 1. The making of movements at various
angles from a stimulus direction. Exp Brain Res 1987; 65: 361–70.
6.12 視覚メカニズムとメンタルローテーションに関する文献
1. Rock I, Wheeler D, Tudor L. Can we imagine how objects look from other viewpoints? Cognit Psychol
1989; 21: 185–210.
6.13 fMRI の原理と視覚野に関する文献
1. Kwong KK, Belliveau JW, Chesler DA, Goldberg IE, Weisskoﬀ RM, Poncelet BP, et al. Dynamic
magnetic resonance imaging of human brain activity during primary sensory stimulation. Proc Natl
Acad Sci USA 1992; 89: 5675–9.
2. Ogawa S, Tank D, Menon R, Ellerman J, Kim S, Merkle H, et al. Functional brain mapping using MRI:
intrinsic signal changes accompanying sensory stimulation. Society of Magnetic Resonance in Medicine
Eleventh Annual Meeting; Berlin, 1992a: Abstr Number 303.
3. Ogawa S, Tank DW, Menon R, Ellermann JM, Kim SG, Merkle H, et al. Intrinsic signal changes
accompanying sensory stimulation: functional brain mapping with magnetic resonance imaging. Proc
Natl Acad Sci USA 1992b; 89: 5951–5.
4. Cohen MS, Bookheimer SY. Localization of brain function with magnetic resonance imaging. [Review].
Trends Neurosci 1994; 17: 268–77.
5. Le Bihan D, Turner R, Jezzard P, Cuenod C, Zeﬃro T. Activation . of human visual cortex by mental
representation of visual patterns. –Society of Magnetic Resonance in Medicine Eleventh Annual Meeting;
Berlin, 1992: Abstr Number 311.
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