経皮的電気刺激を用いたヒト上肢運動機能改善の試み

本研究は、頚部脊髄への電気刺激による中枢神経系および運動機能への影響について検証し、リハビリテーションへ応用するための基礎的知見を得ることを目的としている。１年目である２０２２年度は、中枢神経系の興奮性を変化させるための適切な刺激設定を明らかにするために、若年健常成人を対象に、頚部脊髄への微弱な（～３ｍA）電気刺激を用いて、経頭蓋磁気刺激による手指筋の運動誘発電位（MEP）を指標として皮質脊髄路への影響を検証した。直流刺激では、３ｍA、２０分の介入でもMEPに影響を与えなかったが、ランダムノイズ刺激（tsRNS）を用いることでMEPの有意な増大を認めた。tsRNSの刺激強度と介入時間について調べたところ、最大値２ｍAおよび３ｍAの刺激強度を用いることでMEPを増大させることができ、３分間の介入時間で、介入後１０分まで有意なMEP増大を誘導することができた。この刺激による不快感を質問紙を用いて被験者に確認したところ、ほとんどの被験者が刺激を感じない、あるいはわずかにしか感じないとの回答が得られた。以上の知見から、皮質脊髄路興奮性を増大させるtsRNSの刺激設定を明らかにすることができた。次に、皮質脊髄路の興奮性増大に関わる神経機構を特定するために、体性感覚誘発電位に及ぼす影響を検証したところ、tsRNS後に有意な増大を認めた。一方、経頭蓋電気刺激や末梢神経電気刺激により検証した脊髄運動細胞の興奮性評価は有意な変化を認めなかった。以上の知見から、tsRNSは求心性入力を増大させることにより、皮質脊髄路の出力を増大させていることが示唆された。

本研究は、頚部脊髄への電気刺激による中枢神経系および運動機能への影響について検証し、リハビリテーションへ応用するための基礎的知見を得ることを目的としている。１年目である２０２２年度は、中枢神経系の興奮性を変化させるための適切な刺激設定を明らかにするために、若年健常成人を対象に、頚部脊髄への微弱な（～３ｍA）電気刺激を用いて、経頭蓋磁気刺激による手指筋の運動誘発電位（MEP）を指標として皮質脊髄路への影響を検証した。直流刺激では、３ｍA、２０分の介入でもMEPに影響を与えなかったが、ランダムノイズ刺激（tsRNS）を用いることでMEPの有意な増大を認めた。tsRNSの刺激強度と介入時間について調べたところ、最大値２ｍAおよび３ｍAの刺激強度を用いることでMEPを増大させることができ、３分間の介入時間で、介入後１０分まで有意なMEP増大を誘導することができた。この刺激による不快感を質問紙を用いて被験者に確認したところ、ほとんどの被験者が刺激を感じない、あるいはわずかにしか感じないとの回答が得られた。以上の知見から、皮質脊髄路興奮性を増大させるtsRNSの刺激設定を明らかにすることができた。次に、皮質脊髄路の興奮性増大に関わる神経機構を特定するために、体性感覚誘発電位に及ぼす影響を検証したところ、tsRNS後に有意な増大を認めた。一方、経頭蓋電気刺激や末梢神経電気刺激により検証した脊髄運動細胞の興奮性評価は有意な変化を認めなかった。以上の知見から、tsRNSは求心性入力を増大させることにより、皮質脊髄路の出力を増大させていることが示唆された。