Development of information medicine through enrichment of information environment

• Project/Area Number: 19H01093
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 59:Sports sciences, physical education, health sciences, and related fields
• Research Institution: National Center of Neurology and Psychiatry
• Principal Investigator: 本田 学 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所 疾病研究第七部, 部長 (40321608)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥45,110,000 (Direct Cost: ¥34,700,000、Indirect Cost: ¥10,410,000); Fiscal Year 2023: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000); Fiscal Year 2022: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000); Fiscal Year 2021: ¥8,840,000 (Direct Cost: ¥6,800,000、Indirect Cost: ¥2,040,000); Fiscal Year 2020: ¥10,530,000 (Direct Cost: ¥8,100,000、Indirect Cost: ¥2,430,000); Fiscal Year 2019: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000)
• Keywords: 脳・神経 / 神経科学 / 情報科学 / 精神・神経疾患 / 健康増進 / ストレス / 耐糖能 / 依存症

Outline of Research at the Start

脳は化学物質によって作動する臓器の一つであり、その情報処理過程も化学反応であることから、脳では「情報と物質の等価性」の原理が成り立つ。こうした認識のもと、研究代表者らは物質的側面から脳病態にアプローチする従来医療を補完する新しい健康・医療戦略として、情報処理の側面から脳の健康にアプローチする〈情報医療〉を提唱し、その方法論の確立と有効性の検証を進めてきた。本研究は、情報環境エンリッチメントがもたらす生体への効果と作用機序を、齧歯類を用いた基礎研究と、健常者および精神・神経疾患を対象とする臨床研究とを統合した実証研究によって明らかにすることを通して、〈情報医療〉の体系化を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

人間の耳では音として感じることのできない20kHz以上の超高周波を豊富に含む音が、ブドウ糖負荷後の血糖値上昇を顕著に抑制することを、世界で初めて発見した。糖尿病の治療を受けていない健康な研究参加者25名を対象として、以下の３つの異なる音条件のもとで経口ブドウ糖負荷試験を実施した。１．超高周波を豊富に含む自然環境音（Full-range sound; FRS）、２．同じ自然環境音から20kHz以上の超高周波を除外した音（High-cut sound; HCS）、３．暗騒音のみ（No sound; NS）。経口ブドウ糖負荷試験で実施する採血のストレスが血糖値に及ぼす影響を最低限に抑えるため、血糖値の計測には、糖尿病患者の日常生活における血糖値を持続的にモニタリングする目的で使用されているFreeStyle LibrePro（米国Abbott社製）を使用した。標準的な経口ブドウ糖負荷試験の手順に従って、75グラムのブドウ糖を含む溶液を飲んだ後、15分ごとに2時間血糖値を計測し、音条件の違いによってブドウ糖負荷後の血糖値上昇がどのように変化するかを調べた。その結果、超高周波を豊富に含む自然環境音（FRS）を聴いている時には、全く同じ音から超高周波だけを取り除いた自然環境音（HCS）を聴いている時や、暗騒音のみの時（NS、通常の検査環境）と比較して、ブドウ糖を摂取した後の血糖値の上昇が顕著に抑えられることが明らかになった。
本研究成果は、人間の耳に聴こえない超高周波を豊富に含む音が、耐糖能を改善し、糖尿病を予防する可能性を示唆すると同時に、音や光といった感覚情報が脳神経系を介して治療効果や予防効果をもたらす〈情報医療〉を切り拓くものであり、物質医療ではアプローチすることが難しい領域の治療を補完することが期待される。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

ストレスが病態の推移に大きな影響を及ぼす生活習慣病の代表である糖尿病について、健常者の耐糖能が、人間の可聴域上限をこえる超高周波成分を含む自然環境音によって有意に改善することを示して論文発表、報道発表するなど、研究は順調に進展している。一方、新型コロナウイルス感染症の影響により、高齢者施設における認知症の行動・心理症状を対象とした研究に遅れた生じ、研究費を繰り越している。

Strategy for Future Research Activity

軽度糖尿病患者を対象として、長期間の自然環境音呈示が血糖値にどのような影響を及ぼすかを検討する。糖尿病以外の情報ストレスが悪影響を及ぼす生活習慣病の代表である高血圧症を対象として、血圧低下効果を検討する。認知症行動・心理症状を対象とした検討を継続して実施する。アルコール依存症を対象とした検討を論文発表する。

Research Products

• [Journal Article] Positive effect of inaudible high-frequency components of sounds on glucose tolerance: a quasi-experimental crossover study (2022)
  • Author(s): Kawai Norie、Honda Manabu、Nishina Emi、Ueno Osamu、Fukushima Ariko、Ohmura Rikka、Fujita Nahiko、Oohashi Tsutomu
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 12 Issue: 1 Pages: 18463-18463
  • DOI: 10.1038/s41598-022-23336-0
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 情報医学・情報医療の体系化に向けて (2020)
  • Author(s): 本田 学
  • Journal Title: ACADEMIA Volume: 179 Pages: 2-17
  • NAID: 40022453974
• [Journal Article] 阿吽の呼吸の神経基盤 (2020)
  • Author(s): 本田 学
  • Journal Title: BRAIN and NERVE Volume: 72 Pages: 1283-1292
• [Journal Article] 情報医学の視点から考える治療環境. (2020)
  • Author(s): 本田 学
  • Journal Title: 病院設備 Volume: 62 Pages: 54-57
• [Journal Article] 超高周波を豊富に含む自然環境音を用いた情報環境医療 (2020)
  • Author(s): 本田 学
  • Journal Title: 騒音制御 Volume: 44 Pages: 58-62
• [Journal Article] Plastic frontal pole cortex structure related to individual persistence for goal achievement (2020)
  • Author(s): Chihiro Hosoda, Satoshi Tsujimoto, Masaru Tatekawa, Manabu Honda, Rieko Osu, Takashi Hanakawa
  • Journal Title: communications biology Volume: 0 Issue: 1 Pages: 0-0
  • DOI: 10.1038/s42003-020-0930-4
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Electrophysiological Effects of Transcranial Direct Current Stimulation on Neural Activity in the Rat Cortex (2020)
  • Author(s): Tomoko Tanaka, Yoshikazu Isomura, Kazuto Kobayashi, Takashi Hanakawa, Satoshi Tanaka, and Manabu Honda
  • Journal Title: Frontiers in Neuroscience Volume: - Pages: 1-10
  • DOI: 10.3389/fnins.2020.00495
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Augmentation of Positive Valence System?Focused Cognitive Behavioral Therapy by Inaudible High-Frequency Sounds for Anhedonia (2019)
  • Author(s): Ito Masaya、Miyamae Mitsuhiro、Yokoyama Chika、Yamashita Yuichi、Ueno Osamu、Maruo Kazushi、Komazawa Asami、Niwa Madoka、Honda Manabu、Horikoshi Masaru
  • Journal Title: JAMA Network Open Volume: 2 Issue: 11 Pages: e1915819-e1915819
  • DOI: 10.1001/jamanetworkopen.2019.15819
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Inaudible components of the human infant cry influence haemodynamic responses in the breast region of mothers. (2019)
  • Author(s): Doi, H., Sulpizio, S., Esposito, G., Katou, M., Nishina, E., Iriguchi, M., Honda, M., Oohashi, T., Bornstein, M.H., Shinohara, K
  • Journal Title: Journal of Physiological Sciences Volume: 69 Issue: 6 Pages: 1-12
  • DOI: 10.1007/s12576-019-00729-x
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 音のビタミン～ハイパーソニック・エフェクト～ (2019)
  • Author(s): 本田 学
  • Journal Title: ACADEMIA Volume: 173 Pages: 41-57
• [Presentation] 脳情報から精神・神経疾患に迫る「情報医学」の可能性 (2020)
  • Author(s): 本田 学
  • Organizer: 第73回日本自律神経学会総会教育講演
  • Invited
• [Presentation] ハイパーソニックによる報酬系活性化(情報医学の観点から) (2020)
  • Author(s): 本田 学
  • Organizer: 第9回日本ポジティブサイコロジー医学会学術集会教育講演
  • Invited
• [Presentation] 超高密度メディア情報を用いた情報環境医療の開発 (2019)
  • Author(s): 本田 学
  • Organizer: 日本機械学会2019年度年次大会
  • Invited
• [Remarks] 人間の耳に聴こえない超高周波を豊富に含む音が 血糖値上昇を抑制することを発見
  • URL: https://www.ncnp.go.jp/topics/2022/20221110p.html