2013 Fiscal Year Research-status Report
知的労働生産性向上のためのウェアラブル頭頸部冷却システムによる基幹脳活性法の研究
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25420236
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | National Institute of Information and Communications Technology |
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Principal Investigator |
片桐 祥雅 独立行政法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所 グリーンICTデバイス先端開発センター, 研究マネージャー (60462876)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川原 靖弘 放送大学, 教養学部, 准教授 (10422403)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 頭頸部冷却 / 暑熱ストレス / 注意散逸 / 深部脳活動 / 快不快 / モノアミン神経 / 後頭部脳波α波帯 |
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| Research Abstract |
頭頚部冷却による暑熱下での注意散逸抑制効果の神経生理学的作用を解明するため、脳機能モデルを構築するとともに、被験者試験によるモデル検証を行った。視床下部と自律神経中枢並びに体温調節効果器から成る自律的深部体温制御機構と扁桃体を中心とし視床、前部帯状回等から成る暑熱による快不快認知機構が協調して成る脳機能モデルを構築した。このモデルにより扁桃体による不快感情が深部脳活動度を抑制し注意散逸を招くという仮説に至った。この仮説を検証するため深部脳活動度を後頭部脳波α帯域強度から推定する技術を活用した被験者試験を実施した。その結果、暑熱に対して深部脳活動を活性化する群と抑制する群の二つの存在が存在し、前者は暑熱下で注意散逸を抑制する一方、後者は注意散逸を許容することが明らかとなった。さらに、気分尺度検査から頸部冷却が暑熱不快感を軽減し注意散逸を防止するものの、一時的ストレス軽減が一時的に新たな注意散逸を招くことが明らかとなった。これらの結果から、暑熱に対する快不快認知機構が扁桃体を介して深部脳機能の中核となるモノアミン神経系が注意機能を修飾していることが示唆された。一方、衣服を用いた簡易断熱試験では、頸部冷却は脳深部のみならず皮膚温を速やかに冷却するとともに深部温低下に伴う発熱反応をも誘導することが明らかとなった。この結果、頸部冷却が暑熱下での高体温化を抑制する機構としてホメオスタシスに取り込まれ得ることが示唆された。
こうした神経生理学的作用機序を基に注意機能に関わる深部脳のphasic/tonic活動を解明し、個別に適合した頭頸部冷却システムの実現を目指す。
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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
暑熱環境下で知的労働生産性を低下させる原因は耐暑熱ストレスの深部脳機能であるとの仮説に基づき脳機能モデルを構築し、頭頸部冷却が暑熱ストレスを軽減し注意散逸を防止することを被験者試験により明らかにすることでモデルの妥当性を検証した。この結果、本研究課題の最終目標であるヒューマンファクタを最大限に考慮した作業効率向上のための最適頭頸部冷却システムを設計するための神経生理学的基盤を得る見通しを得た。この知見により、平成25年度計画の神経生理学的作用解明を達成するとともに、平成26年度に計画している作業能率と基幹脳活動指数との相関の根拠をも得るに至った。こうした成果により本研究課題はおおむね順調に進展していると判断した。なお、頭頸部冷却システム試作については臨床に供する意匠の問題から試作が遅れているものの個別設計事項であり、研究の進展に特段の影響はないと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
暑熱下で注意機能散逸を防止する神経生理学的基盤が明らかとなり、注意機能維持に関してモノアミン神経を中心とする深部脳活動の重要性が顕在化した。このため平成27年度に計画している注意機能を高める基幹脳刺激法の実現に関する検討を前倒しで行うとともに、その検討に必要な注意機能評価手法の確立（平成26年度計画）を加速する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
頭頸部冷却システム試作において、冷却ユニットの仕様を満足する製品の年度内納品が困難であると判断し、当該試作を次年度に改めて行うこととした。
臨床試験により頭部冷却ユニットの最適意匠詳細設計を行うとともに、技術力を保有する業者を厳選して頭頸部冷却システムにおける頭部冷却ユニットの作製を行う。
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