高齢者に対する経頭蓋レーザーの神経認知機能への効果

高齢者に対する経頭蓋レーザーの神経認知機能への効果

Beneficial neurocognitive effects of transcranial laser in older adults

Enrique Vargas, Douglas W. Barrett, Celeste Saucedo, Li-Da Huang, Jacob A. Abraham, Hirofumi Tanaka, Andreana P. Haley, F. Gonzalez-Lima

Lasers Med Sci. 2017 July; 32(5): 1153-1162. doi: 10.1007/s10103-017-2221-y.

No.2021-17

執筆担当：関西福祉科学大学 保健医療学部 リハビリテーション学科　梛野浩司

掲載：2021年6月8日

【論文の概要】

波長1064nm, 出力250W/㎠での経頭蓋赤外線レーザー刺激（Transcranial infrared laser stimulation: TILS）は健常成人の右前頭葉へのphotobiomodulation（PBM）により安全で神経認知機能を改善することが証明されている．そこで，この論文では健常高齢者に対して神経認知機能および認知機能に影響すると考えられる脳機能についてTILSの効果を検証した。対象者は主観的に記憶障害を訴える12名（男性５名、女性７名；年齢19-90歳）とし、うち３名は中等度の頭部外傷を負ったもの、うち１名はMCIと診断されているものであった。測定項目は、認知機能として精神運動警戒課題（psychomotor vigilance task, PVT）、遅延見本合わせ（delayed match-to-sample, DMS）を介入前後で測定した。その他、内頸動脈内膜中膜厚を測定した。脳機能として、６名に対し脳波（EEG）をTILS実施前・実施中・実施後に測定し、そして残りの６名に対してはTILS介入前後でfMRIを測定した。fMRIでは記憶の２バック課題を行っている際の脳活動を測定した。

結果、PVT反応時間（p<0.001）、PVT誤答率（p<0.001）、DMS正答率（p<0.05）で有意な改善がみられ、内動脈内膜中膜厚は年齢と正の相関（r=0.83）を示しPVT反応時間（r=0.42）とPVT誤答率（r=0.47）と正の相関を示した。EEGではTILS中にα、β、γのパワーが増加し、fMRIでは課題中のBOLD信号が減少していることから課題遂行における効率化が示された。

【解説】

TILSはPBMを利用したもので、PBMではシトクロム酸化酵素の発現を促進する。高次脳機能の基礎となる代謝能力を反映してシトクロム酸化酵素が発現することから、PBMが神経機能を高め認知機能向上することが考えられている１）。この論文では、対象群に対しての介入前後比較であるためコントロール群が設定されていないことから根拠としては不十分ではある。また、認知機能の検査項目については学習効果の影響２）を受けやすいため解釈には注意が必要である。しかし、本論文ではEEGおよびfMRIを用いてTILSの脳機能への影響を調べているところが新しい取り組みである。EEGにおけるα、β、γのパワーレベルの向上は認知パフォーマンスに関与することが知られている3）ことから、TILSによる認知機能への効果を裏付ける形となっている。 今後、TILS関連の研究が発展しPBMのエビデンスが構築されることで新たな介入手段として臨床活用される可能性がある。

【引用・参考文献】

1) Rojas JC, Gonzalez-Lima F. Neurological and psychological applications of transcranial lasers and LEDs. Biochem Pharmacol. 2013 Aug 15;86(4):447-57. doi: 10.1016/j.bcp.2013.06.012. Epub 2013 Jun 24. PMID: 23806754.

2) 山下光．心理学者から見た神経心理学的評価．認知神経科学．9(3・4), p125-132, 2017.

3) Palva S, Palva JM (2011) Functional roles of alpha-band phase synchronization in local and large-scale cortical networks. Front Psychol 2:204 [PubMed: 21922012] Palva S, Palva JM (2011) Functional roles of alpha-band phase synchronization in local and large-scale cortical networks. Front Psychol 2:204 [PubMed: 21922012]

足部構造の形態測定における超音波画像の信頼性

不動による筋肉の線維化に対するベルト型電気刺激の効果

Yuichiro Honda , Natsumi Tanaka , Yasuhiro Kajiwara , Yasutaka Kondo , Hideki Kataoka , Junya Sakamoto , Ryuji Akimoto , Atsushi Nawata , Minoru Okita . Effect of belt electrode-skeletal muscle electrical stimulation on immobilization-induced muscle fibrosis.

PLoS One. 2021 May 13; 16(5): e0244120.

PMID: 33983958 PMCID: PMC8118259 DOI: 10.1371/journal.pone.0244120

No.2021-15

執筆担当： 関西福祉科学大学　植村　弥希子

掲載：2021年5月31日

【論文の概要】

不動による拘縮はコラーゲン線維が過剰に発現することで筋が線維化を起こし、生じる。電気刺激の筋委縮予防効果は報告されているが、疼痛や電極の大きさに限界があるなどの問題がある。今回、ベルト型電気刺激装置を用いて筋の線維化に対する効果を検証した。本研究には8週齢のWistar系ラットを用い、コントロール群、不動群、不動＋電気群に分け、電気群にはベルト型電気刺激にて下肢に周波数50Hz、強度4.7mA、on: offは2秒：6秒の刺激を20分間、1日2回、週6回の頻度で2週間行った。結果、不動群と比べ関節可動域の低下は予防され、コントロール群と比べtypeⅠ、Ⅱ線維ともに減少したが、不動群と比べtypeⅠ線維の減少は予防された。拘縮を引き起こす線維化促進因子の発現は不動群と比べ減少し、筋内のコラーゲン量も減少したが、筋委縮マーカーは不動群と不動＋電気群で差はみられなかった。ベルト型電気刺激により筋タンパク質分解系の亢進を抑制することはできなかったが、筋の線維化が引き起こす拘縮を予防することが明らかとなった。

【解説】

不動による関節拘縮は筋肉や関節包のコラーゲン量が増加することで生じると言われている1), 2)。電気刺激による筋委縮予防効果を検証しているメタアナリシス3)もあり、その予防効果はすでに知られているが、不動による関節拘縮に対する効果とそのメカニズムについては明らかにされていない。また、筋収縮を引き起こす刺激強度は痛みや不快感、筋秘湯などの副作用も生じる可能性がある。今回新たに使用されたベルト型電気刺激装置は上記の問題を軽減させ、より幅広い範囲の刺激が可能であると言われている。本研究によりベルト型電気刺激装置が筋肉内のコラーゲン量を軽減させ関節可動域制限を予防する効果が明らかとなったが、荷重を伴う運動療法の実施が困難な患者の拘縮予防に有用となる可能性が示唆された。一方で筋委縮マーカーに差はなかったため、今後周波数や強度を変更し、筋委縮にも効果のある刺激条件が明らかになればさらに臨床的意義が深まると考えられる。

【引用・参考文献】

1) Honda Y, Tanaka M, Tanaka N, et al, Relationship between extensibility and collagen expression in immobilized rat skeletal muscle. Muscle Nerve. 2018;68:672-678.

2) Sasabe R, Sakamoto J, Goto K, et al. Effects of joint immobilization on changes in myofibroblasts and collagen in the rat knee contracture model. J Orthop Res. 2017;35:1998-2006.

3) Thomaz SR, Cipriano G, Formiga MF, et al. Effect of electrical stimulation on muscle atrophy and spasticity in patients with spinal cord injury - a systematic review with meta-analysis. Spinal Cord. 2019;54:258-266.

不動による筋肉の線維化に対するベルト型電気刺激の効果

不動による筋肉の線維化に対するベルト型電気刺激の効果

Yuichiro Honda , Natsumi Tanaka , Yasuhiro Kajiwara , Yasutaka Kondo , Hideki Kataoka , Junya Sakamoto , Ryuji Akimoto , Atsushi Nawata , Minoru Okita . Effect of belt electrode-skeletal muscle electrical stimulation on immobilization-induced muscle fibrosis.

PLoS One. 2021 May 13; 16(5): e0244120.

PMID: 33983958 PMCID: PMC8118259 DOI: 10.1371/journal.pone.0244120

No.2021-15

執筆担当： 関西福祉科学大学　植村　弥希子

掲載：2021年5月31日

【論文の概要】

不動による拘縮はコラーゲン線維が過剰に発現することで筋が線維化を起こし、生じる。電気刺激の筋委縮予防効果は報告されているが、疼痛や電極の大きさに限界があるなどの問題がある。今回、ベルト型電気刺激装置を用いて筋の線維化に対する効果を検証した。本研究には8週齢のWistar系ラットを用い、コントロール群、不動群、不動＋電気群に分け、電気群にはベルト型電気刺激にて下肢に周波数50Hz、強度4.7mA、on: offは2秒：6秒の刺激を20分間、1日2回、週6回の頻度で2週間行った。結果、不動群と比べ関節可動域の低下は予防され、コントロール群と比べtypeⅠ、Ⅱ線維ともに減少したが、不動群と比べtypeⅠ線維の減少は予防された。拘縮を引き起こす線維化促進因子の発現は不動群と比べ減少し、筋内のコラーゲン量も減少したが、筋委縮マーカーは不動群と不動＋電気群で差はみられなかった。ベルト型電気刺激により筋タンパク質分解系の亢進を抑制することはできなかったが、筋の線維化が引き起こす拘縮を予防することが明らかとなった。

【解説】

不動による関節拘縮は筋肉や関節包のコラーゲン量が増加することで生じると言われている1), 2)。電気刺激による筋委縮予防効果を検証しているメタアナリシス3)もあり、その予防効果はすでに知られているが、不動による関節拘縮に対する効果とそのメカニズムについては明らかにされていない。また、筋収縮を引き起こす刺激強度は痛みや不快感、筋秘湯などの副作用も生じる可能性がある。今回新たに使用されたベルト型電気刺激装置は上記の問題を軽減させ、より幅広い範囲の刺激が可能であると言われている。本研究によりベルト型電気刺激装置が筋肉内のコラーゲン量を軽減させ関節可動域制限を予防する効果が明らかとなったが、荷重を伴う運動療法の実施が困難な患者の拘縮予防に有用となる可能性が示唆された。一方で筋委縮マーカーに差はなかったため、今後周波数や強度を変更し、筋委縮にも効果のある刺激条件が明らかになればさらに臨床的意義が深まると考えられる。

【引用・参考文献】

1) Honda Y, Tanaka M, Tanaka N, et al, Relationship between extensibility and collagen expression in immobilized rat skeletal muscle. Muscle Nerve. 2018;68:672-678.

2) Sasabe R, Sakamoto J, Goto K, et al. Effects of joint immobilization on changes in myofibroblasts and collagen in the rat knee contracture model. J Orthop Res. 2017;35:1998-2006.

3) Thomaz SR, Cipriano G, Formiga MF, et al. Effect of electrical stimulation on muscle atrophy and spasticity in patients with spinal cord injury - a systematic review with meta-analysis. Spinal Cord. 2019;54:258-266.