「呼吸－姿勢」引き込み制御は睡眠の質を向上させストレス・ホルモンを調整できるか？

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26540142
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: 野村 収作 長岡技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80362911)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: アンビエント・フィードバック・システム / 引き込み現象 / 感性生理学 / 感性情報学

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、自律呼吸に同調して僅かに姿勢を変化させる、独自の「呼吸－姿勢」制御システムにより、睡眠中の被験者の自律呼吸を制御しうるか否かを検証するものである。更に、この特殊なフィードバック系による自律呼吸への介入により、生理的には自律・中枢神経系（脳波・心拍動等）のみならず内分泌系（ホルモンの分泌）まで影響が及ぶか否かを検証するものである。
人間は背を反らすと息を吸い易くなるが、逆に息を吐くのは難しくなる。反対に、背を丸めると呼気は容易になるが、吸気抵抗は増す。この単純な事実は、姿勢による呼吸制御の可能性を示している。本研究では背中に配置したエアチャンバ―を、呼吸と同調的に膨縮させることによって、この伸展受容器を刺激し、迷走神経を介して人間の自律呼吸に介入することを目指している。
初年度は、物理的制約から呼吸センサ方式をそれまで開発していた圧力センサ方式からサーミスタ方式に変更して実験系を再構築し、予備実験を実施した。最終年度は、同実験系によって呼吸－姿勢引き込み制御系が人間の生理機能に及ぼす影響について検証した。その結果、当初期待した通り、同フィードバック制御により呼吸振幅・呼吸間隔が有意に増大した。つまり、本研究で開発したフィードバック・システムにより外意的に深呼吸状態を誘導できることが確認された。さらに、生理的には副交感神経の指標である心拍数変動について、同制御期間における有意な増大が認められ、したがって同システムによって自律神経系機能を誘導できる可能性が示唆された。一方、内分泌系においてはストレス・ホルモンにおいて統計的に有意な変動は認められなかった。しかしながら、自律神経系の指標に効果が認められることから、今後、実験系および制御アルゴリズムを変更して今後さらに検証を重ねる。