P3a

P3a 、または新奇性 P3 ^{[1] は}、事象関連電位(ERP)として知られる時間同期信号(EEG)の構成要素です。P3a は、頭皮で記録される正の脳電位で、前頭/中心電極部位で最大振幅を持ち、ピーク潜時は 250～280 ms の範囲にあります。P3a は、注意の関与(特に環境の変化に対する方向付けと不随意な変化) と新奇性の処理に関連する脳活動に関連付けられています。^[2]

1975 年に Squires らは、 P300がどのような神経プロセスを反映するかという疑問の一部を解決しようと研究を行いました。当時、数人の研究者が、P300 を誘発するには標的刺激に対する能動的な注意が必要であると示唆していました。これは、無視された刺激によって P300 の振幅が小さくなるか、P300 がまったく発生しないという理由によるところが大きいからです。一方、一部の研究では、刺激が無関係と分類され、別のタスク (本を読むなど) を実行する間は無視するように求められた場合でも、被験者は継続して繰り返される一連の刺激の中で予測できない刺激に対して P300 を示すことが示されていました。能動的な注意がある状況と注意がない状況で P300 を誘発できるというのは興味深いことです。さらに調査を進めると、2 種類の P300 電位を比較すると、潜時と頭皮の形状が異なることが判明しました。 P300として総称されてきた2つの異なる精神生理学的実体が存在することを示唆した。^[3]

具体的には、Squires らは、さまざまな条件で聴覚オッドボールパラダイム中に EEG を記録しました。2 種類の刺激は、1.1 秒間隔で発生した 90 dBと 70 dB のトーンバーストでした。大きな音は .9、.5、または .1 の確率で発生し、小さな音は補完的な確率で発生しました。さらに、被験者は、大きな音の数を数える、小さな音の数を数える、または音を無視して静かに読むという指示の下で、刺激ブロックを完了しました。したがって、各指示セットは、各確率の組み合わせで実行されました。Squires らは、被験者が音を無視するように指示された場合、頻度の低いまたはまれな音 (確率 .1) が、220 ～ 280 ミリ秒の間に発生する正の電位を誘発することを発見しました。彼らはこの電位を P3a と名付け、その類似の電位であるP3bと区別した。P3b は、頻度の低い音に注意が向けられたときに 310～380 ミリ秒で発生する正電位である。頭皮分布もこの 2 つの電位を区別するのに役立った。新たに造られた「P3a」は前頭正中線部位でピーク振幅が発生し、P3b は頭頂正中線部位でピーク振幅が発生した。^[3]

2 つの要素を歴史的に分離してきたことと一致して、通常、刺激がまれな非標的である場合、記録された EEG 波形は P3a に関連する特性を持ち、一方、注目された標的はP3b を引き起こします。現在では広範な研究により、実験コンテキストが異なっていたり、十分に研究されていない場合でも、これらの要素を切り離すことが可能です。P3a 振幅は、世界中の多くの ERP ラボの標準電極配置システムである国際10-20 システムにおける FCz/Cz など、頭皮の前頭部/中心部位で最大になる傾向があります。P3b 振幅は、一般に Pz などの部位で大きくなります。 ^[1] 潜時は別の際立った特性です。多くの要因が P3b の潜時に影響を及ぼしますが、^[2] P3a 潜時は P3b のピーク潜時より 75～100 ミリ秒早く、約 250～280 ミリ秒で発生することがよくあります。^[3] 最後に、2つの反応は機能的な感受性が異なり、関連する心理的相関関係も異なります。

3 刺激オドボール パラダイムは、顕著な P3a を誘発するために使用される主要なパラダイムの 1 つです。名前が示すように、このパラダイムには 3 種類の刺激が含まれます。つまり、頻繁に注目される「標準」刺激、頻度は低いが注目される「ターゲット」刺激、および 3 つ目の「逸脱」刺激タイプです。このパラダイムは、P3b を誘発するために使用されるオドボール タスクの修正版です。このタスクでは、頻度の低い非ターゲット刺激が、タスクに関連するターゲット刺激と標準刺激のシーケンス全体に分散されます。これらの頻度の低い新しい刺激 (犬の鳴き声や色の形など) が、より一般的なターゲット刺激と標準刺激 (音やアルファベットの文字など) のシーケンスで提示されると、聴覚、視覚、および体性感覚刺激に反応して、脳の前頭および中央領域でより大きな P3a が生成されます。聴覚、視覚、体性感覚からの逸脱刺激はすべて、P3a を誘発するのに十分です。^[1]たとえば、グリロンとその同僚は、まれな非標的 (逸脱) 聴覚刺激が被験者の EEG 活動に与える影響をテストする際にこの設計を使用しました。彼らは 1600 Hz のトーンを標準刺激として使用し、900 Hz のトーンをまれな標的刺激として使用しました。「新規」条件では、700 Hz のまれな非標的トーンを追加しました。その結果、まれな非標的トーンに対して記録された P300 は実際には P3a であることが明らかになりました。まれな非標的トーンは、まれな標的刺激によって誘発された P300 (P3b) と比較して、頭皮の前部に向かって分布する、より短い潜時の P300 (P3a) をもたらしました。^[4]

3刺激オドボールパラダイムは、刺激の様相や課題をまたいでP3aを調べる柔軟な方法を提供します。YamaguchiとKnightは、3刺激オドボールパラダイム内で機械的触覚刺激（指タップ）と手首への電気ショックを用いた研究を行いました。彼らは、被験者が新しい体性感覚刺激に対してP3aを誘発するかどうかを見ることに興味がありました。彼らは、被験者が手の2～5番目の指への指タップと手首への電気ショックを受けるデザインを考案しました。2番目の指のタップは標準（76%の確率）と見なされ、5番目の指のタップはターゲット（12%の確率）でした。3番目と4番目の指のタップは「触覚の新奇」刺激（6%の確率）と見なされ、手首への電気ショックはショックの新奇（6%の確率）でした。彼らは、新しい体性感覚刺激の両方のタイプが、実際には標的刺激に対する反応よりも前頭部に分布するP3aを生成することを発見した。ショック小説はまた、P3a潜時を大幅に短縮した。^[5]

P3a の振幅を決定する 2 つの重要な要素は、慣れとターゲット識別です。P3b と P3a の大きな違いの 1 つは、P3a だけが繰り返し提示されると慣れるという点です。慣れは、イベントに対する何らかの記憶エンコーディングが作成されたことを示します。このため、イベントを繰り返しても応答が生成されなくなります。新しいイベントを経験するたびに、以前に作成された神経表現と比較され、十分に逸脱している場合は、プロセスが再び開始されます。このイベントが十分に逸脱していない場合 (つまり、同じ場合)、慣れが発生します。新しい刺激を繰り返し試すことで P3a の振幅が急速に減少することは、P3a が定位応答(これも行動において慣れる) の電気生理学的表現であるという考えを裏付けています。^[6] 例えば、グリロンとその同僚は、3刺激オッドボールパラダイムを使用し、被験者に、逸脱刺激が一定である条件と、逸脱刺激が常に新しい条件を提示しました。その結果、新しい逸脱刺激に対するP3a振幅が最大になることが示されました。^[4]

P3a 振幅に影響を与えるもう 1 つの要因は、ターゲットの識別です。P3a は非ターゲットの逸脱刺激によって誘発されますが、ターゲット刺激の性質が P3a 応答に影響を与えるのは興味深いことです。P3a の振幅は、ターゲット刺激と標準刺激を区別する個人の能力によって影響を受けるようです。この識別が容易な場合、非ターゲットの逸脱刺激は、ターゲット P3b よりも小さく、頭頂部で最大の P300 を生成します。ただし、ターゲットの識別が困難な場合、非ターゲット刺激に対する P3a はより大きくなり、より前頭側に偏り、潜時が短くなります。つまり、より「標準的な」P3a 応答になります^[2]

P3aはP3bとは分離されているが、その振幅と潜時はP3bを調節する要因によって影響を受ける可能性がある。これらの要因には、刺激確率、刺激評価の難しさ、自然状態変数（概日周期や月経周期など）、環境誘発状態変数（薬物や運動など）などがある。ジョン・ポリッチとアルバート・コックは、これらの変数の多くを網羅した広範なレビューを執筆している。^[7]

P3a は、目新しさや方向感覚、環境の変化に対する不随意な変化と関連づけられています。P3a と P3b は、注意力や作業要求に応じて頭皮の地形が変化する同じ ERP 反応の変異体であると示唆する人もいます。^[8] しかし、他のケースでは、この 2 つは分離される可能性があります。たとえば、側頭頭頂葉病変があり、視覚的な P3a 反応がない患者は、視覚ターゲットである P3b が部分的に保持されています。これらの結果は、P3a と P3b の生成中に、少なくとも部分的に重複しない神経回路が関与している可能性があることを示しています。^[5]

P3aの神経源は前頭葉の機能から生じ、前頭葉の注意メカニズムに関与しているという仮説が立てられている。灰白質の容積とP3aの振幅を調べた磁気共鳴画像（MRI）研究では、非標的の驚愕刺激を見た場合に相関が強くなることが示された。 ^[1] 病変研究では、前頭前野と側頭頭頂皮質が聴覚P3a生成に寄与していることが示されている。^{[9] [10]}局所的な海馬病変を持つ患者は新しい気晴らしによるP3a振幅が減少することから、 P3aは前頭葉と海馬の相互作用を反映しているのではないかとも考えられている。^[8]