「心的回転」の版間の差分

[[Image:Shepard metzler result.jpg|thumb|right|500px|図1 ShepardとMetzlerの実験．よくわかる認知科学（乾，吉川，川口編，2011，ミネルヴァ書房）pp.61より転載許可を得て引用]]  

心的回転（メンタルローテーション: Mental rotation）とは心の中に思い浮かべたイメージ（心的イメージ）を回転変換する認知的機能のことである．

しかし，例えば正立像とは異なる方位の英数字を見せ，その英数字が何であるか同定させるような場合は正立像との回転角度差に対して反応時間が増加しない<ref><pubmed>661562</pubmed></ref>ことから，英数字のような比較的単純なパターンの同定は正立像からの回転に対しては不変に行われると考えられる．また，高野<ref>'''高野陽太郎'''<br>傾いた図形の謎<br>''東京大学出版会（東京）'':1987</ref>は回転角度に伴う反応時間の増加が見られる条件と反応時間が増加しない条件について検討を行い，刺激ペアが方位によらず識別可能な特徴で見分けられる場合は心的回転が行われないという「情報タイプ理論」を提案している．

また，心的回転において刺激全体のイメージが回転されているのではなく，単に刺激の一部を比較しているのに過ぎないとする批判もある（例えば，<ref>'''M A Just, P A Carpenter'''<br>Eye fixations and cognitive processes.<br>''Cognitive psychology'':1976, 8(4), 441-480</ref><ref><pubmed>431403</pubmed></ref>）．JustとCarpenterは心的回転中の実験協力者の眼球運動を調べた．その結果，刺激ペアの回転角度差が大きくなるにつれて二つの刺激図形の対応する場所を比較する眼球運動が増えたことから，方位差によって刺激図形の間の対応点を同定する困難さが増したことが反応時間の増加に繋がったとしている．

心的回転の実行に身体性が寄与をしていることが行動実験によって示唆されている．例えば，Shepard-Metzlerタイプの刺激の一部に人間の頭部が描かれることによって，心的回転の反応時間が短縮されることが報告されている<ref>'''Y Sayeki'''<br>“Body analogy” and the cognition of rotated figures.<br>''Quarterly Newsletter of the Laboratory of Comparative Human Cognition'':1981, 3, 36-40</ref>．また，手や足のような身体部位の心的回転課題の場合は，その身体部位の生体力学的な制約が影響することが示されている<ref><pubmed>7145594</pubmed></ref><ref><pubmed>3581757</pubmed></ref>．例えば，手の心的回転課題の場合は，手を実際にその姿勢にすることが難しい場合に，その手が右手か左手かを判断するまでの反応時間が長くなる．また，心的回転と手の回転の相互作用も実験的に示されている<ref><pubmed>9775517</pubmed></ref><ref><pubmed>9606108</pubmed></ref>．Wexlerらは正方形を組み合わせて作成した2次元ブロックパターンを画像平面上で心的回転する課題と同時に，ジョイスティックを手で定められた速度で回転する課題を実験協力者に行わせ，ジョイスティックを回転させる方向とブロックパターンを心的回転する方向が一致したときに反応時間が有意に短くなったことを報告している．

1990年代に入り，脳機能イメージング技術の発達により，心的回転課題中の脳活動の計測を行った研究が数多く報告されるようになった．例えば，Cohenら<ref><pubmed>8624697</pubmed></ref>はShepard-Metzlerタイプの刺激を使った心的回転課題を行っている実験協力者の脳活動をfMRIによって計測し，両側の後部頭頂葉や運動前野，前頭前野などに活動が見られたことを報告している．この中で，特に後部頭頂葉の活動は心的回転課題の反応時間や回転量との間に相関を持つことが多くの研究で報告されている（例えば<ref><pubmed>9427353</pubmed></ref><ref><pubmed>9950711</pubmed></ref>）ことから，後部頭頂葉は心的回転の実行に関わっていると考えられる．

頭頂葉以外に多くの研究で報告されているのが運動関連領野の活動である．Kosslynら<ref><pubmed>11496141</pubmed></ref>はShepard-Metzlerタイプの刺激を使った心的回転課題を行っている実験協力者の脳活動をfMRIによって測定した．実験に先立って，実験協力者は2つのグループに分けられた．1つのグループはShepard-Metzlerタイプの刺激の模型を右手を用いて回転させることで刺激に対するトレーニングを行った．もう1つのグループはモーターによって回転する刺激を観察することでトレーニングを行った．2つのグループの心的回転課題中の脳活動を比較すると，手を用いて刺激に慣れたグループで，左半球の一次運動野に活動が見られた．Wragaら<ref><pubmed>12821095</pubmed></ref>は手の心的回転課題を行った後に，Shepard-Metzlerタイプの刺激を使った心的回転課題を行った実験協力者群と，Shepard-Metzlerタイプの刺激を使った心的回転課題を繰り返して行った実験協力者群の脳活動をfMRIによって測定した．その結果，前者の実験協力者群でShepard-Metzlerタイプの刺激を使った心的回転課題中に，一次運動野および運動前野の活動が見られた．また，経頭蓋磁気刺激（TMS）を左運動野に与えることによって，手の心的回転課題が阻害されることが報告されている<ref><pubmed>10667985</pubmed></ref>． Zacks<ref><pubmed>17919082</pubmed></ref>は従来の研究で報告されている心的回転課題における運動関連領野の活動について，心的回転において効果器中心の参照枠の更新が必要な条件で運動関連領野が活動するという仮説を提案している．