MCIおよび軽度認知症の認知機能に及ぼす深部微小振動触覚刺激の影響について
The Effect of Deep Micro Vibrotactile Stimulation on Cognitive Function of Mild Cognitive Impairment and Mild Dementia

www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8997479/

2022年3月23日オンライン公開

概要

背景本研究の目的は、軽度認知障害または軽度認知症の高齢者において、Deep Micro Vibrotactile（DMV）刺激が認知機能に及ぼす影響を明らかにすることである。方法3つの老人ホームから、15-40HzのDMV刺激（以下、15-40Hz DMV刺激）による1カ月間の治療を終えた認知症患者計35名を本研究の対象とした。

被験者は、1日24時間、15-40HzのDMV刺激を1カ月間継続的に受けていた。認知機能（単語リスト記憶（WM）テスト、trail making test-part A（TMT-A）およびpart B（TMT-B）、記号数字置換課題（SDST）による）および身体機能（握力（GS）および通常歩行速度（UWS）に対する治療の効果を、ベースライン時と1カ月間の介入（DMV刺激）後の結果を比較することで評価した。

結果　その結果、単語リスト記憶テスト（p）＜0.05）、TMT-B（p）＜0.05）、SDST（p）＜0.01）の成績が介入後に有意に向上することが明らかとなった。結論15-40HzのDMV刺激は、認知症高齢者の認知機能改善に有効である可能性が示唆された。さらに、認知機能障害の段階によって、治療効果が異なるという新たな知見も得られた。

キーワード　深部微小振動、高齢者、認知機能、認知症

1.はじめに

日本では高齢化が進み、認知症の有病率が非常に高くなっている。認知症の人は社会的・職業的機能の低下を経験し、病気の進行に伴い、これらの患者は6カ月以上自分の面倒を見ることができなくなり、（a）最も簡単な日常生活動作でさえ継続的な支援を必要とし、（b）異常行動（徘徊など）をより社会的に受け入れられるものに置き換えるための特定の形態の支援を必要とする[1,2]。初期の症状は時間とともに悪化する傾向がある。

最初は新しい不慣れな環境に限定され、最終的には慣れ親しんだ環境にも広がり、空間的・地理的な方向性が損なわれ、自律性、自立性、自信に悪影響を及ぼすことがある[3,4]。

アルツハイマー病（AD）は、脳の認知機能の低下と認知機能障害を伴い、認知症の最も一般的な原因である。ADの病理組織学的特徴として、アミロイドβ（Aβ）ペプチドの細胞外凝集体やタウ関連病変があり[5]、高次認知機能に関わる神経回路は最終的に破綻してしまう。

しかし、神経活動を調節することで、ADの病態を軽減することは可能であると考えられている[6,7,8,9]。近年、Aβを標的とした薬物治療が失敗しているにもかかわらず、アミロイド仮説は依然としてADの病態を説明する有力な説の一つとなっている[10]。

一方、ADの非薬物療法（認知訓練、音楽療法、アロマセラピー、アニマルセラピー、鍼灸、カイロプラクティックなど）についてはいくつかの研究で検討されており、今後の研究においてこれらの道が引き続き模索されると予想される[11,12]。

Vieiraらは、37人のアルツハイマー病患者を対象に、光と音の刺激の効果を調査した[13]。視覚刺激はサングラスの内側のレンズに取り付けたストロボLEDランプで行い、聴覚刺激はヘッドフォンのバイノーラルビートで行った。2つの刺激源を組み合わせて、1～30 Hzの範囲の特定の周波数で刺激を与えた。

その結果、被験者群では対照群に比べ、遅延記憶の改善が見られた。この治療効果は、刺激に応じて脳が再生される「神経可塑性プロセス」の結果ではないかと推測された。さらに、他の研究により、コヒーレントな40Hzの神経振動が、健全な脳活動や脳内コミュニケーションの基本周波数であることが示されている[14,15]。

Clements-Cortes Aらによる研究(2016)では、医療施設の軽度AD患者および外来患者に対する介入として、40Hzの深部微小振動触覚（DMV）刺激とデジタル多用途ディスクによる視覚刺激の両方が適用された[16]。この研究では、40HzのDMV刺激が軽度AD患者の男性機能を改善することが報告されたが、15-40HzのDMV刺激が認知症高齢者の認知領域のいずれかに良い影響を与える可能性があるかどうかはまだ不明であった。

私たちの以前の研究では、15-40HzのDMV刺激がアルツハイマー病患者の短期記憶を増強する非薬物療法の一つとして有用である可能性を報告したが、それは非常に小さなサンプルサイズ（5人）であった[17]。本研究では、DMV刺激の効果を調べるために、より多くの参加者を募集した。したがって、本研究の目的は、与えられた条件を満たすMCIまたは軽度認知症の高齢者において、15-40HzのDMV刺激が認知機能に及ぼす影響を明らかにすることである。

2.材料と方法

2.1.参加者数

本研究の対象者は、2020年9月から2021年7月にかけて、3つの老人ホームから、参加に関するインフォームドコンセントを得た上で募集された。対象者は、日本の高齢者福祉サービスを利用している65歳以上の高齢者である。気分・不安障害、精神遅滞、および/または重度の全身疾患を有する対象者は除外した。

本研究の主目的は、次の概念実証研究に資するため、DMV刺激に対する反応を示すことであったため、認知機能障害の異なる段階を代表させることが重要であった。本研究では、対照的なビフォーアフター試験から得られる潜在的な効果を示すために、35名の総標本サイズが適切であると考えられた。そこで、35名の参加者に対して、DMV刺激による介入試験を1回だけ実施した。

2.2.評価の手順

被験者の特徴は、年齢、性別、病歴、投薬状況など、医療記録から記録された。被験者の人口統計学的データは、身長、体重、BMIを含む、医療従事者によって収集された。臨床評価では、Barthel Index（BI）の決定、Neuropsychiatric Inventory-Nursing Home edition（NPI-NH）およびClinical Dementia Rating（CDR）スケールによる評価が行われた。

BIは、被験者が日常生活動作や記録を行う際の能力、依存度を測定するものである（10項目）。合計得点は0点（完全に依存）から100点（機能的に完全に自立）までの範囲である。高齢者における合計得点の高い評価者間信頼性が報告されている[18]。

認知症の行動・心理症状（BPSD）の評価として、NPI-NHによる評価が行われた。NPI-NHは、妄想、幻覚、焦燥、抑うつ／不穏、不安、多幸感／高揚、無気力／無関心、抑制、いらいら／不安定、異常な運動行動、夜間障害、食欲／食変化の12種類の行動症状の重症度と頻度を評価するものである。各症状について、重症度と頻度のスコアを掛け合わせることで、スコアを算出することができる。総スコアは、すべての症状のスコアの合計である[19,20,21]。

CDR尺度は、認知、行動、機能における個人内の低下を、これらの領域で以前に達成された能力に基づいて測定する多次元的な尺度として広く使用されている[22]。さらに、CDRは神経病理学的に確認されており、この尺度の内容的妥当性と基準的妥当性が確立されている[23,24]。

認知症がある場合、CDRは、床効果や天井効果を避け、非常に軽度から重度まで、病気の全経過を監視するために使用することができる。インタビューと認知機能検査から得られた情報をもとに、6つの認知・機能領域（記憶、見当識、判断・問題解決、地域活動、家庭・趣味、パーソナルケア）のそれぞれを5段階で評価し、0が障害なし、0.5,1、2,3がそれぞれ超軽度、軽度、中度、重度の認知症であることを表す。

参加者は、軽度認知障害（MCI）群（CDRスコア0.5）と軽度認知症群（CDRスコア1）に分けられた。MCIとは、(1)正常でも認知症でもない、(2)客観的な認知障害に加え、客観的な経時的低下、あるいは患者自身や情報提供者による主観的な低下報告によって示される認知低下の証拠がある、(3)日常生活動作は保たれており、複雑な機器機能はそのままか最低限の障害しかない、というものである[25]（The Study for MCI: The MIDI INSTRUMENTS）。本研究は、秋田大学健康科学部倫理委員会の承認を得て実施された。

2.3.処理方法

MP3プレーヤー（RUIZU®Digital Player X02）とスピーカーからなるDMVシステム（YAMAHA-NS-SW050/B）を用い、振動触覚刺激と15～40Hzの聞き取りにくい低周波DMV刺激を1日24時間、1カ月間持続させた。

DMV刺激とは、40Hz以下の低周波刺激で、音の歪みを引き起こすなど、可聴音に影響を与えない刺激である。音声や環境音などの可聴音は、音響的にDMV刺激をマスクするため、DMVには聞こえない。強い低周波音圧は、発電機の筐体や窓、ドアの振動を引き起こすことがあるが、DMVはそのような振動を引き起こさない音圧である。

通常、20Hzの低周波音は、80dB以上の音圧で振動を発生させる可能性がある。低周波マイクロホンを用いた音響試験と投資、DMVを空間に露出させた場合とさせなかった場合。本研究では音響解析を行うために、DMVを設置した場合としない場合の室内音を録音し、音響解析ソフトを用いて比較・解析した（図1））。

AD発症マウスに40Hzを曝露したところ、アミロイドベータの蓄積が抑制され、認知機能が改善されたことから、40HzがADの進行を抑制する可能性が示唆されている[9]。また、ADのラットに40Hzを照射したところ、脳内のアミロイドベータの蓄積が減少したことが報告されており[10]、40Hzの刺激がADの進行を抑制する可能性が示唆されている。

40Hzの刺激が最も効果的であったと報告した先行研究があり、DMVと呼ばれる低周波を音に埋め込む新しい利用法を提案した研究がある[26]。振動触覚の刺激範囲は15-40Hzとし、アンプで制御した。これらの装置は加賀電子株式会社（日本、東京）により製造された。刺激は施設に設置された3つの低周波スピーカーから放送された（図2））。参加者は全員、DMV刺激環境下で通常の日常生活活動を行った。