2019 Fiscal Year Research-status Report
Evaluation of the effect of interferential current or chemical stimulation on swallowing reflex
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18K09353
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| Research Institution | Kyoto Prefectural University of Medicine |
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Principal Investigator |
杉山 庸一郎 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (50629566)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
梅崎 俊郎 国際医療福祉大学, 福岡保健医療学部, 教授 (80223600)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 嚥下 / 喉頭 / 干渉波電気刺激 / 嚥下セントラルパターンジェネレーター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
嚥下障害の克服とくに高齢者や脳血管障害含めた多くの嚥下障害患者にとって嚥下惹起障害は致命的な病態である。球麻痺ふくめた運動出力障害は手術やその他代償嚥下法などで摂食機能改善が可能となるのに比べ、感覚障害はそれがどのレベルで生じるにせよ、改善手段がほとんどないのが現状である。その難題に取り組んだ研究が当該研究である。干渉波電気刺激は痛み刺激を伴わず、深部の感覚刺激を可能とする刺激法で、嚥下障害患者への応用が報告されつつある。しかし、理論的基盤がほとんどなく、臨床応用が先行してしまっていることが危惧される。そこで本研究ではまず嚥下惹起障害に干渉波電気刺激が効果的であるかどうかを動物実験モデルで検証した。動物実験用に特別に作製した干渉波電気刺激装置を用い、除脳非動化モデルという嚥下時の「動き」による感覚フィードバックに依存しない、運動出力パターンだけを解析できるモデルにおいて干渉波電気刺激による嚥下惹起促通効果について検討した。その結果、干渉波電気刺激は咽頭喉頭感覚神経を経由して脳幹に存在する嚥下中枢に情報が伝達され、嚥下惹起性を改善する可能性が示唆された。さらに、嚥下惹起性を改善させる可能性のある薬剤開発に向けた基礎実験として、喉頭感覚フィードバックが嚥下に及ぼす影響について延髄嚥下中枢の活動解析を灌流動物を用いた特殊な実験環境で検討した。このモデルを用いることで、特定の神経作動薬による嚥下中枢への影響をニューロンレベルで検討することが可能となった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
小動物に用いることができる干渉波電気刺激装置を除脳非動化モデル動物の皮膚に設置し、上喉頭神経電気刺激を嚥下惹起として利用した。上喉頭神経電気刺激開始時から嚥下関連反回神経活動までの潜時の変化を干渉波電気刺激の有無とその強度により解析した。上喉頭神経電気刺激は嚥下惹起遅延モデルを模倣するために嚥下が起きる閾値に近い刺激強度で刺激した。そのため、上喉頭神経電気刺激開始時から実際の嚥下惹起が起きるまでの時間すなわち潜時は長くなる。その状態で干渉波電気刺激を加えると、嚥下惹起までの潜時が短縮する傾向がみられた。そして、孤束核の機能を抑制することで、その干渉波電気刺激効果が減弱した。さらに延髄嚥下中枢の嚥下関連ニューロンにおいて干渉波電気刺激による活動性の変化が観察された。この結果は干渉波電気刺激装置が嚥下惹起に必要な刺激をサポートしているという仮説を補佐する結果となった。また、灌流動物を用いた実験系で、これまで記録が困難であった延髄嚥下中枢のニューロン記録がはじめて可能となった。さらに、嚥下惹起性に関与する上喉頭神経電気刺激を利用した感覚フィードバックによる嚥下中枢のニューロン活動解析により、嚥下時感覚フィードバックにより嚥下惹起や嚥下運動に及ぼすメカニズムがこれまで考えられてきた理論とは異なり、より一層複雑なメカニズムの関与を示唆する結果となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究で干渉波電気刺激が延髄嚥下中枢に影響を与えることで、嚥下惹起を促通する可能性が示唆された。さらに、嚥下惹起性改善のための薬剤開発の前提として、灌流動物を用いた嚥下関連ニューロン記録、そして嚥下惹起性に関与する喉頭感覚フィードバック系の嚥下中枢への影響を検討した。この研究を発展させ、嚥下中枢における延髄内での両側性の相互連絡による嚥下運動出力への影響を検討する。さらに、咽頭への食塊流入における嚥下関連ニューロンの記録を検討する。これらの実験により、灌流系での嚥下惹起性検討の基盤となる理論構築が可能となる。
嚥下関連ニューロンは上喉頭神経電気刺激を利用して確認する。さまざまな刺激強度で嚥下を惹起することでその際の嚥下出力および嚥下関連ニューロン活動の変化を解析する。
また、嚥下惹起には咽頭喉頭感覚入力が両側性に舌咽神経、上喉頭神経を経由し嚥下中枢に到達することが重要である。そのため、延髄に両側性に到達する咽頭喉頭感覚入力に対して、それらの情報がどのように調節され、嚥下運動に反映されるのかを検討しなければならない。そのため、片側の孤束核が対側の嚥下関連ニューロン活動に及ぼす影響を灌流動物を用いた実験系で検討する。
また、咽頭への食塊流入による嚥下関連ニューロンの記録は特に小動物では技術的に非常に困難であり、これまでほとんど行われたことはなかった。灌流動物を用いた実験系により嚥下関連ニューロンの記録が可能となったため、その実験系を用いて飲水刺激による嚥下関連ニューロンの記録を行う。これまで主に行われてきた上喉頭神経電気刺激による嚥下フィードバックの影響を水嚥下に発展させ、実験を進める。
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| Causes of Carryover |
研究は予定通り、進行している。一方では本年度までの研究で購入予定であった物品を次年度購入物品にあてたため、一部繰越金とした。神経電図用増幅器などと合わせ、ペリスタポンプなどの本年度購入予定物品を含めて灌流動物を用いた実験系構築のため計上予定である。
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