鍼治療によるストレス緩和効果
のメカニズム：
NIRSによる研究
日本大学
工学部 次世代工学技術研究センター
医学部脳神経外科 酒谷 薫
西 洋 医 中 医 日中友好病院 （1995～2001年） NIRS近赤外分光法 （NIRO500、浜松ホトニクス社製） JICA長期派遣専門家 （脳神経外科、脳科学） 新興医学出版社2012年 PHP 2002年＜自己紹介＞
講演アウトライン
• ストレスのメカニズム
• NIRSによるストレスの見える化
• アロマセラピーのストレス緩和効果
• 化粧療法による脳活性化のメカニズム
• 鍼灸の前頭前野に対する影響
• 鍼灸のうつ病に対する治療効果
• YNSAと経頭蓋直流刺激法の治療メカニズム
メンタル・ヘルスケア
治す医療から予防する医療へのシフト
少子高齢化社会の進展
老人性うつ病、認知症など 高齢者特有の脳疾患が急増 保険財源の困窮 4予防医療の重要性
病気を予防するには？
ストレス
精神神経疾患
（うつ病など）
高血圧、糖尿病など
生活習慣病
ストレス
大脳辺縁系
（海馬、扁桃体など）視床下部
自律神経系
内分泌系
（HPA axis)
前頭前野
前頭前野のストレス・認知機能における役割
高次脳機能
（記憶、情動など）
＋
ストレス反応の調節
NIRSによるストレスの“見える化”
7ＮＩＲＳによる脳機能イメージング
マルチチャンネルＮＩＲＳ （光トポグラフィー） （OMM2001、島津製作所） 8 可視光 （400～700nm） （700 ～1000 nm）近赤外光NIRSの基本原理（1）
9 吸光係数 (L / m m ol ・ cm ) 受光 光照射NIRSの基本原理（２）
波長 (nm) ヘモグロビン吸光スペクトル 吸光係数 (mM -1・cm -1) 酸素化Hb 脱酸素化-Hb 波長 (nm) 変形 Beer-Lambert 則 ⊿OD(λ) = ε(λ)・⊿ c・d ・ε = モル吸光係数 ・ c = 吸光物質の濃度（mmol /L） ・ d = 光路長（cm）測定パラメータ
・⊿酸素化Hb（＝脳血流）
・⊿脱酸素化Hb
・⊿総Hb（＝血液量）
10Shiseido Life Science Laboratory
心拍 皮脂、アクネ菌
光トポグラフィー（NIRS）による
脳ストレスの客観的評価法
（資生堂との共同研究） 12前頭前野の活動とストレス反応の関係
大脳半球による自律神経系の制御
１）アミタールテストで、左側の内頸動脈にバルビター ルを注入すると心拍、血圧が上昇するが、右側に注 入すると低下する（Zamrini et al. 1990）。 ２）脳波、機能的MRIを用いた研究では、右の前頭葉 が活動すると心拍、血圧が上昇する。 ANS 右側・前頭葉 → 交感神経優位 左側・前頭葉 → 副交感神経優位 HPA axis ANS大脳半球によるホルモン系の制御
１）機能的MRIの研究では、ストレス負荷に対する右側の 前頭葉活動と唾液中コーチゾール量は相関関係がある （Wang et al. 2005）。 ２）ラットの右前頭葉を破壊すると、ストレス負荷時のコー チゾール分泌量が減少する（ Sullivan et al. 1999） 右側・前頭葉 → HPA axis活性化（＋） 左側・前頭葉 → HPA axis活性化（-）Negative
emotions
Positive
emotions
Right Left 15 PFC活動の左右非対称性は感情に関係していることが報告されている▶
安静状態のPFC活動の非対称性は感情に関係している. -大鬱病性障害の患者は、健常対照者と比較して安静状態において 左前頭部の活動が減少することを示した. [Kemp et al. 2010]. EEG研究大脳半球による感情の制御
16左右偏倚
指数
(右+左) Δoxy-Hb
(右-左) Δoxy-Hb
前頭前野活動の左右優位性
評価法
0+
-左優位← LI →右優位
LI =
２CH-NIRSによる脳ストレス評価法
2ch-NIRS
2ch-NIRS
oxy-Hb total-Hb deoxy-Hb Left-dominant 17 (Neuroscience Letters 2004)前頭前野の左右優位性と自律神経系活動の関係
心拍数 副交感神経機能 交感神経機能 心拍変動の周波数解析皮脂 (頬部)
アクネ菌（頬部）
n=42 r =+ 0.41 p=0.0068 (Brain Research 2007) R=+0.50 P=0.026 R=+0.49P=0.029左優位 ←Oxy-Hb LRI→ 右優位 左優位 ←Oxy-Hb LRI→ 右優位
前頭前野の左右優位性と皮膚状態の関係
19
アロマセラピーによる
リラクゼーション効果
・ミント、ラベンダー、ジャスミンの香りを嗅ぐと不安やうつ症状を
緩和する作用がある（ Rovesti & Colombo 1973）
・香水による嗅覚刺激はストレスによる免疫能力の低下を改善
する （ Shibata et al. 1991)
・ラベンダーやローズマリーの香りを嗅ぐと唾液中のコーチゾー
ル濃度が低下する（Atsumi et al. 2007)
アロマテラピーの前頭前野に対する影響
20アロマテラピーが皮脂量に及ぼす影響
アロマテラピー群
コントロール群
21 22アロマテラピーが前頭前野の
活動バランスに及ぼす影響
アロマテラピー群
コントロール群
22 23アロマテラピー効果のメカニズム
左優位
右優位
アロマテラピー
（1か月間・香水使用）
23化粧療法による脳活性化のメカニズム
時間分解スペクトロスコピーを用いた研究
0
脳虚血
ー
＋
酸素化
Hb
？？？
連続光を用いたNIRSの欠点
O
xy
-Hb
Cerebral ischemia
時間分解スペクトロスコピー（TRS)の開発
近赤外分光法
時間分解スペクトロスコピー Tissue TRS Using Pulsed LightINPUT I0 t = 0 OUTPUT I L t = T t f C a 拡散方程式 tg t f s,a,
時間分解スペクトロスコピー（TRS）
短パルス光
光拡散方程式
ヘモグロビン濃度の
安静時絶対値
が計測可能
NIRS、TRSによる治療効果の検討
治療
前
後
タスクCW-NIRS
賦活法 安静時揺らぎ 計測法TRS
安静時絶対値 計測法化粧療法の認知機能に対する長期的効果
要介護女性のMMSE（認知機能検査）低下の度合い -4 -3 -2 -1 0 1 テスト前 3ヶ月後 MMS E スコア 変化 化粧療法を継続した群 n=7 化粧療法をしなかった群 n=8 ［* Mann-Whitney’ s U-test, p<0.05］ * コントロール (n=8, 86.7±6.6 years) 化粧療法 (n=7, 92.3±6.2 years) 資生堂化粧療法プログラム (3ヶ月）方法
対象： 高齢女性61名 (82.2±6.3才)
・軽度認知機能障害群（29名、平均MMSE 24.1±3.8）
・中等度認知機能障害群（32名、平均MMSE 10.3±5.8 ）
TRS (前) 化粧療法 (50 min) TRS (後) 唾液中コルチゾール (前) 唾液中コルチゾール (後) １）前頭前野活動 2）内分泌系 中等度障害群 軽度障害群 20 25 30 35 40 45 before after p=0.002 † p=0.080 p=0.026 ox y-H b co nc en tra tio ns ( m M ) 20 25 30 35 40 45 before after NS NS ox y-H b co nc en tra tio ns ( m M ) ●left LPFC ○right LPFC軽度、中等度認知機能障害例における化粧療法の効果（１）
（酸素化Ｈｂ）
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 before after p= 0.016 sa liv ar y co rti so l l ev el ( m g/ dL ) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 before after p= 0.030 sa liv ar y co rti so l l ev el ( m g/ dL ) 中等度障害群 軽度障害群
軽度、中等度認知機能障害例における化粧療法の効果（３）
（唾液中コーチゾール）
The Lateralization of Emotion:
The valence hypothesis
Negative
emotions
Positive
emotions
Right Left 32 PFC活動の左右非対称性は感情に関係していることが報告されている▶
安静状態のPFC活動の非対称性は感情に関係している. -大鬱病性障害の患者は、健常対照者と比較して安静状態において 左前頭部の活動が減少することを示した. [Kemp et al. 2010]. EEG研究考察 (2)
唾液中コルチゾール濃度
ストレス緩和効果
化粧療法
前頭前野のoxy-Hb濃度（≒活動）：左側＞右側
鍼灸によるストレス緩和効果
NIRSを用いた中医学（鍼灸）の脳科学研究： ー 鍼灸のエビデンスー
１）自律神経系機能に対する影響
２）前頭前野の神経活動に対する影響
鍼灸によるリラクゼーション効果
鍼灸の有効性を認めた神経系疾（ WHO）
・神経痛、神経麻痺、痙攣 ・脳卒中後遺症 ・自律神経失調症、頭痛・めまい・ ・不眠・神経症・ノイローゼ・ヒステリー等欧米では鍼灸によるリラクゼーションが注目
・うつ病の治療
・対象：
18
例の男性（平均42.7 歳）
・ストレスによる神経症状（頭痛など）に効果のある“合谷” に対して、
鍼灸刺激（用手にて、時計、反時計廻りに
1
分間捩じり、その後
1
分
30
秒間放置）
.
・コントロール刺激は、合谷よりも
2-3 cm
末梢部に刺針
.
方法
(1)
方法
(２)
脳機能イメージング マルチチャンネルNIRS（OMM2000、島津 製作所製） を用いて、鍼灸中の両側前頭前 野のヘモグロビン（Hb）酸素化状態の変化 を計測。 自律神経機能 指尖脈波より心拍を同時計測し、心拍変動 の周波数解析より、自律神経バランスを評 価した。 Low frequency (LF)=0.04-0.15Hz High frequency (HF)=0.15-0.4Hz ・HF=＞副交感神経系 ・LF／HF =＞交感神経系 右合谷 左合谷 skin 4 5 6 7 0 1 2 3 L n H F ms2 * Ｂpre stim post 60 65 70 75 80 0 1 2 3 he ar t ra te
pre stim post
* A 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 0 1 2 3 L n L F /H F ms2 * Ｃ
pre stim post
結果
(1)
鍼灸と皮膚刺激の自律神経系に対する効果
Beat/ min ・鍼灸（右合谷） 刺激→心拍数は低下 ・心拍変動解析：副交感神経系が亢進、交感神経系が抑制 ・コントロール皮膚刺激→心拍数は不変。 心拍数 心拍数変動（HF：副交感） 心拍数変動（LH/HF：交感）（Adv Exp Med Biol. 2010;662:455-60）
結果
(2)
鍼灸の前頭前野のCBOに対する効果
（Adv Exp Med Biol. 2010;662:455-60）
考察(1)
鍼灸（合谷）
筋緊張性頭痛などストレスによる神経症状
の緩和作用
副交感神経系の亢進＋交感神経系の抑制
＝＞リラクゼーション効果
前頭前野の左右優位性と
心理的効果との相関関係は？
鍼灸によるうつ病の治療効果
ゆい鍼灸院（大阪）藤井正道院長との共同研究
Effects of acupuncture on anxiety levels and prefrontal
cortex activity measured by near infrared spectroscopy:
a pilot study
Backgrounds & Purpose
There is increasing evidence that acupuncture is useful in treating somatic and psychological disorders caused by stress; however, the physiological basis of the effect remains unclear. In the present study, we evaluated the effect of acupuncture on anxiety levels and PFC activity in patients with mood disorders.
K. Sakatani a, b, M. Fujiic, N. Takemuraa
a Department of Electrical and Electronics Engineering, College of Engineering, and bDepartment of Neurological Surgery, School of Medicine, Nihon University, Japan,
cYui Acupuncture Clinic, Japan
Subjects
We studied 10 patients with mood disorders; anxiety levels were evaluated by State-Trait Anxiety Inventory (STAI).
The patients were treated by acupuncture at Yui Clinic ; (WHO-GV23, GV20, and BL7 for 15 min)
Employing a two-channel NIRS, we measured oxy-Hb concentration in bilateral PFC at rest, and evaluated the asymmetry of the PFC activity by calculating the Laterality Index at Rest (LIR) . This method was proposed in ISOTT2013.
LIR=
( (DoxyRt- oxyRmin)- (DoxyLt- oxyLmin) )
tÎanalysis interval
å
( (DoxyRt- oxyRmin)+ (DoxyLt- oxyLmin) )
tÎanalysis interval
å , -1 £ LIR £ 1
oxyLmin positive LIR (Rt>Lt) was associated
with a higher anxiety level, whereas negative LIR (Rt<Lt) was related to a lower anxiety level.
Methods: ｆNIRS Methods: Acupuncture
鍼灸の治療効果
心理テスト（STAI) NIRSYNSAとtDCS（経頭蓋直流刺激）
の治療メカニズムに関する考察
tDCS（経頭蓋直流刺激）
R. Sparing,et al(2008); Noninvasive brain stimulation with transcranial magnetic or direct current stimulation (TMS/tDCS)-From insights into human memory to therapy of its dysfunction. Methods 44 (2008) 329-337. 頭皮に1―2ｍＡ程度の弱い直流電流を5―30 分程度、通すことにより脳神経単位の活動を 修飾することが可能といわれ、従来のTMSと 相互補完的に使用され、脳卒中回復、うつ病、 そして、片頭痛のような多様な状態の治療の 研究として応用が広まっています。 （ミユキ技研HPより）
tDCSの治療的適用
① 疼痛 ② アルツハイマー病（認知能力の向上） ③ うつ病
④ 統合失調症 ⑤ 依存症 （薬物、アルコール） ⑥ 自閉症
⑦ 脳卒中後遺症
痛み/脳卒中 うつ病 運動麻痺/脳卒中＜Italian Manufactured tDCS Device For Home Use＞
なぜtDCSは効くのか？
陰極が刺激対象とする細胞の近くにあ るとき，静止膜電位を低下させ神経細 胞を過分極させ，刺激部位の神経細胞 の活動を抑制し，陽極は，静止膜電位 および自発性神経細胞の 放電率を増 大することにより脱分極を生じ，刺激部 位の神経細胞の活動を促進することを 示したM. Nitsche and W. Paulus: Excitability changes induced in the human motor cortex by weak transcranial direct current stimulation, Journal of Physiology, 527, 633/639 (2000)
・MRI の頭部空間情報に基づき電流密度分布を計算 ・電流密度が一番高い領域は 電極直下の皮膚 ・電流密度は頭皮の領域から灰白質に 向かうにつ れてほぼ 10分の１まで減衰
tDCSの電流密度分布
Wagner T, et al. Transcranial direct current stimulation: a computer-based human model study. Neuroimage. 2007; 35:1113-24.
