フロンティア｜アイゼンク'のパーソナリティ理論と認知的課題遂行における背景音楽の役割。 A Mini-Review of Conflicting Findings and a New Perspective｜心理学

The Effects of Background Music on Cognitive Task Performance

背景に特別な音楽を流し、ユーザーの集中力と集中力を高めることを約束する商業アプリケーションが急増しています。基本的な考え方は単純で、BGMを流すことで脳を活性化させ、認知タスクのパフォーマンス向上につなげるというものである。しかし、この考え方にはいくつかの問題点がある。例えば、仮に音楽が認知的資源を解放するために特別にデザインされたとしても、すべての人が認知的タスクにおいて同じように恩恵を受けることはありえない。ある人にとって認知タスクのパフォーマンスに有益な効果がある音楽が、別の人にとっては効果がない、あるいは有害な効果しかない可能性があるのだ。では、認知能力を高めるBGMを探すのは無駄なことなのだろうか？もし、第一段階として、一般的に認知的なタスクのパフォーマンスを向上させる神経基盤を特定し、より良く理解することができるのであれば、必ずしもそうとは言えない。第二段階として、個人の神経活性化を特定の方法で変化させるために必要な音楽の特性は何かということを考え始めることができる。この試みには個人差が重要な役割を果たすので、新しい視点を提供する前に、アイゼンクの人格理論に賛成する証拠と反対する証拠を検討する。

認知課題遂行に対するBGMの効果は70年以上にわたって心理学者や教育者によって研究されてきたが（Fendrick、1937）、これまで明確な結果のパターンが現れてはいない。一方で、BGMは無音と比較して、読解（Kiger, 1989）、外国語語彙学習（de Groot, 2006; Kang and Williamson, 2014）、空間・言語処理（Angel et al, 2010）、IQテスト（Cockerton et al, 1997）、空間・数値推論（Miller and Schyb, 1989）、視覚探索タスク（Crust et al, 2004）、学生の心理クラスでの成果（Schreiber, 1988）に有益であると判明している。一方、無音と比較したBGMは認知パフォーマンスを低下させることが分かっており、読解力に対して有害な効果を示している（Fendrick, 1937; Henderson et al, 1945; Etaugh and Ptasnik, 1982; Furnham and Bradley, 1997; Avila et al, 2012）、言語記憶（Iwanaga and Ito, 2002; Woo and Kanachi, 2005; Cassidy and MacDonald, 2007）、視覚記憶（Furnham and Bradley, 1997）、数字の連続再生（Nittono, 1997; Alley and Greene, 2008）、ストループ課題（Parente, 1976; Cassidy and MacDonald, 2007）、筆記能力（Ransdell and Gilroy, 2001）、論理推論・連想学習（Crawford and Strapp, 1994）などが挙げられ、特に、論理推論と連想学習については、その効果が注目されている。しかし、他の調査では、BGMは認知課題のパフォーマンスに何ら有意な影響を及ぼさないことが明らかにされている（Henderson et al, 1945; Freeburne and Fleischer, 1952; Furnham and Allass, 1999; Pool et al, 2003; Alley and Greene, 2008; Schlittmeier and Hellbrück, 2009; Thompson et al, 2012）。成人の認知、感情、行動反応に対するBGMの効果に関する最近のメタ分析では、全体的に効果がないという傾向が支持されているようです（Kämpfe et al.、2011）。この問題に対処するために、多くの研究者がアイゼンクのパーソナリティ理論（Eysenck, 1967）を研究の理論的枠組みとして用いてきた。 BGMが認知課題遂行に及ぼす影響には、性格特性から音楽の好み、年齢まで様々な個人間差があるが、その中でも広く研究されている個人間差は外向性である

Eysenckの性格理論の特定の側面によると、外向性は根底にある皮質の覚醒によって説明できる。外向的な人は内向的な人に比べて皮質の覚醒度が低いと報告されている。したがって、内向的な人は最適な認知的パフォーマンスに達するために外部からの刺激をほとんど必要としないが、外向的な人は比較的多くの外部刺激を必要とするとアイゼンクの理論は予言する。最適な閾値を超える外部刺激は、Yerkes-Dodsonの法則（Yerkes and Dodson, 1908）に従って、認知能力の低下をもたらすはずである。

外部刺激の源としてBGMを用いると、いくつかの研究で参加者の覚醒度を高めることが示されている(Thompson et al., 2001; Jones et al., 2006; Schellenberg et al.)。

Introverts’ and Extraverts’ Performance in Cognitive Tasks with Background Music and Silence

以下の研究が示すように、アイゼンクの人格理論を支持する多くの証拠が存在する。 Furnham and Allass (1999)は、外向性と背景条件（無音、単純音楽、複雑音楽のいずれか）との明確な交差相互作用を報告し、2つの記憶テスト（視覚的対象の即時記憶と遅延記憶）における内向性のパフォーマンスは、無音時に最も良く、複雑音楽時に最も悪く、一方、外向性は複雑音楽時に最も良く、無音時には最も悪いことを示した。しかし、アイゼンクの人格理論を支持するほとんどの証拠は、音楽が無音と比較して、外向的な人の成績に有益な影響を与えるよりも、内向的な人の成績に有害な影響を与えることを明らかにしている。例えば、Furnham and Bradley (1997)は、内向的な人と外向的な人を無音またはポップミュージックをバックにテストしたところ、無音で記憶テストを行った内向的な人の方がポップミュージックを提示された内向的な人より良い成績を上げたことを発見しています。また、同じ著者らは、読解課題を行う際、内向的な人は音楽があると無音に比べて成績が悪く、外向的な人は差がないことを示しました。他の研究でも、読解課題に関して同様の結果が得られている。 Daoussis and McKelvie (1986) は、ロックンロール音楽を背景にした場合、内向的な人は無音に比べて成績が悪く、外向的な人はこの2つの条件下で差がなかったと報告している。 Furnham and Strbac (2002)は、内向的な人は無音よりも音楽またはオフィスの騒音が背景の方が成績が悪く、外向的な人はこれら3つの条件の間で差がないことを示した。他の認知課題でも同様の結果が得られている。 Cassidy and MacDonald (2007)は、ストループ課題において、内向的な人は、無音から単純な音楽、そして複雑な音楽になるにつれて、成績が直線的に低下することを明らかにした。別の研究(Dobbs et al., 2011)では、音楽または騒音が背景にある場合、外向性が抽象的推論課題と一般認知能力テストの成績の有意な予測因子となることが示された。内向的な参加者ほど、これらの条件下、特に騒音下ではパフォーマンスが低下したが、静寂下でのタスク完了では、差の効果はないか、非常に弱いものであった。さらに、Crawford and Strapp (1994)は、普段からBGMを聞きながら、あるいは聞き流しながら勉強している学生を対象にテストを行いました。 BGMなしで勉強している人は、無音から器楽、そして声楽へと連想記憶課題の成績が直線的に低下したのに対し、BGMありの人は明確なパターンを示さなかったのです。これらの研究は、アイゼンクの人格理論を支持する実質的な証拠を形成しているが、アイゼンクの理論を支持できなかった研究もいくつかある。内向型と外向型をテストしたFurnhamら（1999）とAvilaら（2012）は、読解課題、論理的推論、コーディング課題、数値テスト、図式テストのいずれにおいても、外向性と背景条件（声楽、器楽、無音のいずれか）の間に有意な相互作用を認めなかった（Furnham and Allass, 1999; Kouら, 2017も参照のこと）。また、Chamorro-Premuzicら（2009）は、論理的推論や言語タスクにおいてそのような相互作用効果を見いださなかった。外向性と背景条件の交互作用の不在は、さらに算数課題と散文想起で記録されており（Furnham and Strbac, 2002）、仮説の交互作用は、様々な記憶課題：言語項目の即時、遅延、自由想起（Cassidy and MacDonald, 2007）、視覚項目の即時想起（Furnham and Bradley, 1997）でも欠如していました。

認知タスクのパフォーマンスに対するBGMの効果を研究する際には、個人差を考慮することが重要ですが、相反する結果は、標準的なアンケートで測定される外向性だけでは、決定的な結果につながらないことを示唆しているようです（表1の概要をご覧ください）。つまり、Eysenckが外向性の違いの根本的な原因と見なしたもの、すなわち皮質の覚醒を調べるのである（総説はMatthews and Gilliland, 1999を参照）。

Extraversion and Cortical Arousal in the EEG Alpha and Beta Bands

Eysenck自身(Hagemann et al., 1999)、外向性の違いは皮質覚醒の基底レベルに反映されるとし、外向者は内向者と比較して低い基底レベルを有すると仮定している。従来、皮質の覚醒度は脳波のαパワーとして測定されてきた。研究者は長い間、低いアルファパワー（8-13 Hz）は高い精神活動に関連するという見解を持っていた（Ray and Cole, 1985; Schmidtke and Heller, 2004）。言い換えれば、アルファパワーが多いことは、アイドル的な神経状態の指標となる。 RayとCole（1985）は、アルファパワーが注意プロセスに関連し、ベータパワー（14-35 Hz）は通常、覚醒や警戒に関連し、感情や認知プロセスを反映するという証拠を示すことによって、この覚醒モデルは実際のメカニズムを単純化していると主張しているが、アルファパワーが皮質覚醒の指標としてよく使われるのは、おそらくEysenck自身（1994、p. 167, as cited in Matthews and Gilliland, 1999）が、EEG、特にアルファパワーを「皮質覚醒の標準的な尺度」とみなしていたためであろう。例えば、Hagemannら(Hagemann et al., 2009)は、時間帯や感情的な出来事などの外的要因による変動を最小限に抑えるために、同じ参加者の基礎皮質覚醒度を数週間にわたって3回測定し、外向型の方が内向型よりもアルファパワーが高い（すなわち皮質覚醒度が低い）ことを明らかにしている。同様に、Galeら(1969)は、目を閉じた状態での皮質覚醒のベースライン測定において、内向的な人に比べて外向的な人では低いアルファ域の活動が多く、また、中程度の外部視覚刺激ではグロスフィルター（8-13 Hz）を用いてアルファパワーが多くなることを報告している。 Galeら(2001)は、脳波データを記録しながら肯定的・否定的な顔の表情に共感するよう被験者に求めたところ、やはり内向的な人に比べて外向的な人では低アルファ帯（8-10Hz）のアルファパワーが大きく、高アルファ帯（10-12Hz）のアルファパワーは小さくなっていた。 Smithら(1995)は、肯定的、否定的、中立的な非言語的聴覚刺激提示時に、内向的な人は外向的な人に比べてアルファ帯の活動が少ない（皮質の覚醒度が高い）ことを報告し、Eysenckの人格理論をより支持する結果を得た。さらに、Hagemann et al. (1999) とSchmidtke and Heller (2004) は、ベースラインの皮質覚醒度を用いて、αパワーと外向性の関係を見いだすことができなかった。さらに、Matthews and Amelang (1993) は、3つの実験条件（目を閉じた静寂、視覚的固定、目を閉じた暗算）のいずれにおいても、アルファパワーと外向性の関連を認めず、それらの平均も認めなかった

これらの結果を総合すると、アルファパワーは皮質覚醒度の指標として、特にベースラインの覚醒度では最も適した周波数帯ではない可能性があることがわかる。皮質覚醒の指標としてより優れているが、あまり理解されていないものに、Ray and Cole（1985）が提案したベータパワーがある。いくつかの研究では、ベータパワーを皮質覚醒または覚醒の指標として使用しています (Gale et al., 1969; Matthews and Amelang, 1993; Cardenas et al., 1997; Rangaswamy et al., 2002; Gram et al., 2005)。皮質覚醒と外向性に関しては、3つの研究が関連している。 Galeら(1969)は、目を閉じた状態での皮質活動のベースライン測定において、内向的な人よりも外向的な人の方がベータ出力が大きいことを報告した。同様に、Matthews and Amelang (1993)は、適度な外部刺激を与えた条件下で、外向性とベータ・パワーに正の相関があることを見出した。重要なのは、この2つの知見がEysenckのパーソナリティ理論に基づいて予想されることと正反対であるということである。高ベータは高皮質の覚醒に関係すると考えられているので、外向的な人は内向的な人よりもベータパワーを低く示すと予想される。 MatthewsとAmelangは、高ベータが高皮質の覚醒と関連しているというこの仮定は間違っている可能性があると示唆し、高皮質の覚醒は低ベータパワーで示されるのと同じかもしれないと推測している。しかし、少なくとも1つの研究は、予測された関係を示している。 Gram et al. (2005)は、内向的な人と外向的な人を対象に、目を開けたまま2分間のベースライン条件でテストを行った。アイゼンクのパーソナリティ理論に基づき、著者らは、外向的な人は内向的な人に比べてアルファパワーを多く、ベータパワーを少なく示すことを示した。この2つのグループの違いは、高いベータ帯域(26-39 Hz)では明確に存在したが、低いベータ(13-25 Hz)ではあまり明確ではなく、ベータ活動と外向性の間の仮説の関係を見つけるには、より細かいベータフィルターが必要かもしれないことを示唆している

まとめると、現在、外向性と皮質覚醒の間に明確な関連は存在しないことが明らかになったはずである。アルファパワーは従来から内向型と外向型を区別するための皮質覚醒の指標として用いられてきたが，これは皮質覚醒の神経相関として最も適切なものではないかもしれない。 BGMが認知課題遂行に及ぼす影響に関する矛盾した文献を考慮すると、外向性、アルファパワー、課題遂行との関係は不明瞭である。この状況を解明する可能性があるのは、皮質覚醒の指標としてのベータパワーであるが、BGMとの関係はおろか、認知的課題遂行に対するベータパワーの役割もまだ十分に理解されていない

A New Perspective: 音楽、ベータパワー、認知タスクパフォーマンス

認知タスク、例えば持続的注意テスト(Molteni et al., 2007)や読み・引き算タスク(Fitzgibbon et al., 2004)でベータパワーが増加するというエビデンスがある。さらに、最近の研究では、βパワーの増大が認知能力の向上と関連するという証拠が示されている。 Küssnerら（2016）は、ベータパワーが外国語-語彙学習課題における正しく想起された単語の数を予測することを示しました。脳波は学習課題前の無音状態で測定されたため、学習課題前の皮質覚醒レベルの重要性が示唆されました。また、BGMを用いて外向的・内向的な人の皮質覚醒を誘導したが、Eysenckの人格理論を支持するような証拠は得られなかった。まず、認知課題遂行におけるβパワーの役割についてより深く理解する必要がある。 Eysenckがαパワーに注目したため，多くの学者はβパワーよりもαパワーを用いて皮質の覚醒度を評価しており，EEG信号の高い周波数帯域を軽視してきた。ベータパワーがパフォーマンスを予測するかどうかを実証的に調べるには、認知課題パフォーマンスを結果変数とした回帰モデルにおいて、ベータパワーを予測変数として測定すればよい。次に、ベータパワーがパフォーマンスの有意な予測因子であることが判明した場合、おそらく異なるタイプの認知タスクにおいても、論理的なフォローアップの質問があります。認知タスクの最中にバックグラウンドで音楽を聴くことで、パフォーマンスが向上するかどうかよりも、短時間に集中して音楽を聴くことで、ベータパワーの向上を通じて脳を刺激し、その後の認知タスクのパフォーマンスを向上させることができるかどうかを調査することは価値があるかもしれない。音楽を（集中して）聴くことでβパワーが増強されるという証拠もあり（Nakamura et al.、1999）、これはEEGバイオフィードバック法を用いた実験セットアップでモニターすることができる（Egner and Gruzelier、2004）。しかし、音楽の種類、リスナーの現在の気分、そしておそらく社会的要因も含めて、音楽聴取がベータ・パワーに影響を与える条件を確立するために、さらなる研究が必要である。同様に、安定的・一時的な個人差、文脈的特徴、課題の種類も、認知課題のパフォーマンスを予測するための重要な要因であり続けるだろう。しかし、集中した音楽鑑賞は、BGMでは不可能な方法で「ゾーン」に入れる力があるのかもしれない。

Author Contributions

著者は、この作品の唯一の貢献者であることを確認し、出版を承認した。

利益相反声明

著者は、潜在的な利益相反と解釈され得る商業的または金銭的関係がない状態で研究が行われたことを宣言する

Alley, T. R.., およびGreene, M. E. (2008). このような場合、「ヴォーカル・ミュージック」と「無関係なスピーチ」がワーキングメモリに与える影響については、「ヴォーカル・ミュージック」と「無関係なスピーチ」の2種類があります。 Curr. Psychol. 27, 277-289. doi: 10.1007/s12144-008-9040-z