サイエンスゼロ、電気刺激が脳卒中の治療法に？その理由は？

2016年3月6日放送のサイエンスゼロ、今回は
電気刺激で脳の力がアップするという特集。
現在世界中で研究が進められているようです。

1 弱い電気が脳にもたらす効果とは？

弱い電気が脳にもたらす効果とは？

ドイツにあるリハビリセンター、そこでは少し
変わった方法で脳卒中のリハビリを行っています。
どういう事かというと
『マヒした部分を動かす脳の領域に電気を流す』
という事を行っているんです。

やり方はというと、電極を頭に貼り弱い電気を流して
脳を刺激する、これをすることでリハビリ効果が
向上すると言われています。

リハビリに参加した人は、特に痛みや電気のびりびり
する感じもなく、ヘアバンドを付けている感覚だそう。

現在この弱い電気というのは注目されていて
脳卒中以外にも
・うつ病
・パーキンソン病
様々な疾患に効果があると注目されています。

tDCS＝経頭蓋直流電気刺激というと言われていて
頭蓋骨を通して電気を流す方法です。
このような小さな機械を使い脳の治療をしていきます。

赤がプラスの電極で、黒がマイナスの電極。
プラスの電極を、脳の活動をアップさせたい場所につける。
マイナスの電極は関係ない所につける。
そして電気を流すと、プラスの電極を付けた脳の部分の
活動がアップすると。

本格的な研究が始まったのは15年ほど前。
現在では世界20か国、数百を超える研究成果も
出ているようです。

再びドイツのハンブルク。
脳卒中を起こした患者さんにこのtDCSの治療をしています。
この病院では、リハビリと電気刺激を両方行っている。

リハビリだけではあまり効果が得られない患者さんも
2つを組み合わせる事で、効果がアップしているようです。

我々が体を動かすのは、運動野という脳の一部が働いて
いるから動かせる、しかし脳卒中などで脳に
ダメージを負ってしまうと、場所によっては
運動野の活動を阻害してしまい、身体をスムーズに
動かすことが出来なくなってしまいます。

そうすると脳は、代わりのう回路を作って
運動を出来るようにしようとします、しかし
運動をしろ！という脳からの信号が弱いために
脳卒中のマヒ状態が起こるのです。

そこでtDCSが登場し、電気を流すことで運動野を
刺激し脳から体に送り出す信号を強め
運動機能を向上させるというものなのです。

リハビリの効果はどのように現れるのか？

初老の男性、6年ほど前に脳卒中を発症。
左半身まひという後遺症が残ってしまいました。
現在もリハビリをしていて、tDCSの治療と
リハビリを併用して行います。

この男性が電極を付けている場所は
運動前野腹側部という部分。
どのように筋肉を動かすか、細かに命令を送る部位です。

頭に装着した後、握力を使ったテストを行いました。
テストは簡単で、電極を流すのと流さないのとでは
握力のコントロールが上手くいくかどうかというだけ。

結果はどうなったかというと
電極からの刺激がない場合は、握力のコントロールがそれほど
上手くいかなかったのですが、電極からの刺激が
加わると、握力のコントロールがより出来るようになりました。

この研究が進むと、医療現場でもtDCSが使えるように
なるかもしれないとのこと。

どうして電気を流すと脳の活動が高まるのか？

脳の中にある神経細胞は、脳や脊髄など
色々な場所に電気の信号を送っています。
電気の信号が筋肉に行くと、身体が動きます。

ある実験では、少し強い電気信号を頭から送ると
その方の指先は微かに動きます。
自分ではもちろん意識して動かしているわけではありません。
電気の力というのは凄いです。

話の続きになり、電気の信号が筋肉に行くとどうして
体が動くのか？

神経細胞の内部は、普段マイナス70ミリボルトで
安定しています、神経細胞に刺激が加わると
神経細胞が信号を出します。
この刺激が弱いと、神経細胞から信号は出ません。

先ほどの少し強い電気信号を送ったら指が微かに
動いたというのは、強制的に神経細胞に刺激を
加えたという事になります。

tDCSは同様の事をしているのかというと、それは
ちょっと違っていて、tDCSは弱い信号を
流す事しかできず、直接信号を起こすことは出来ないのです。

どうして弱い電気でリハビリ効果があったのか？

またドイツへ、今度はドルトムント。
香川選手が所属しているクラブで有名なところですね。
そこにtDCSの開発者がいらっしゃいます。

ミハエル・ニッチェ教授という方です。
2000年に開発され、これまで53名の方に実験をし
運動野への弱い電気刺激で、筋肉の反応が変化したと。

tDCSの電流は8～10ボルトです。
それだけでは刺激として弱く、信号は出せません。
どうして効果があったのか？
そこには、微弱な電流というのが重要な特徴があると。

どういう事かというと
先ほどの復習になりますが、脳の神経細胞に刺激が
加わると電位が上がり、信号を出します。
そして刺激が弱いと、信号を出せない。

ここに微弱な電流を流すと、細胞内の電圧が少し上昇。
いわば細胞内の底上げです。
そして刺激を加えると、信号が出せるようになると。
この仕組みが、脳卒中の治療でも重要な役割を果たしている。

後遺症で体に信号を出しても弱い信号なので
思うように体が動かない、そこにtDCSで刺激を与えると
体の可動が少し広がると考えられています。
更に信号の量が増えると、その信号の通り道もより
通しやすくなり、リハビリの効果もより上がると言われてます。

脳卒中のリハビリ以外にも使われている

ドイツの別のリハビリセンターでは、脳卒中以外にも
tDCSを使用しています、それは健康な高齢者の
学習能力を上げる研究です。

加齢による学習能力の低下が、脳の神経の通り道が
悪くなることで起こるのでは？と考えたのです。

tDCSを使用し、PCを使った指運びの練習結果です。

高齢者でも正しく操作が出来るようになっていますね。

高齢者でも学習能力があげられるという事がわかりましたね。
一時的ではありますが、脳の神経細胞信号の通り道が
少し良くなった、という事です。

日本では研究は行われているのか？

臨床研究がすでに始められているようです、では
どのような病に研究がおこなわれているのかというと
局所性ジストニアという病にです。

局所性ジストニアというのは
同じ動作を繰り返すことで、意図しない動きが起こる病。
音楽家、スポーツ選手、文筆家などに
多い病と言われています。

今のところは根本的な治療法がないのが現状です。
そこで、世界で初めて局所性ジストニアに対しての
臨床研究が、国立精神・神経医療研究センターで
行われています。

治療を受けている人たちは音楽家の方たち。
その中には都内で楽団に所属している方も。

その男性は、中学1年からクラリネットを始めて
猛練習をしていましたが、25歳の時どうしても治らない
クセが現れたのです。

それは、薬指と小指の2本の指を巻いてしまう様な動き。
自分の意思とは関係なく巻き込んでしまうのです。
現在は、指の運び方などを変えたりして演奏自体には
支障は出ていません。

今回臨床研究に参加した理由は
同じ病で悩んでいる人たちのためでもあるとのこと。

脳というのは、左脳は右側に信号を出し右半身を動かす。
右脳はその逆ですよね。
局所性ジストニアを患っている場合は
この信号の出し方が異常を起こしている状態。

そこで、どのように電極を貼ればいいか？
注目した部分があります、それは脳梁（のうりょう）という部分。

左脳と右脳の情報交換を行う役割がある部分です。
通常情報は双方向に行き来しますが、正常な信号を出す
脳の方にプラスの電極、異常な信号を出す方に
マイナスの電極を付けます。

こうすることで、プラスの方から電気が流れると
脳梁を通し、電気の流れが一方通行となり
異常な信号を出している部分に刺激を送れると
考えられています。

つまりこれで、正常な信号が異常な信号の方にコピーされ
いとしない動きが抑えられると考えたのです。

ピアノを弾いている方で実験をしたら、右手の人差指を
巻き込むクセがあったのが、電気をコピーし
流したことで、人差し指の巻き込みが軽減されました。

脳梁とtDCSの関係は？

脳梁を介して左右の運動野がやり取りをしていて
脳の情報の流れをtDCSを使って
健常な側の機能を上げて、異常な側の機能を下げる
異常な脳の状態が、健常な側の脳の状態に
引き込まれる様なイメージです。

日本では研究が始まったばかりなので
まだまだ治療法としての確率は数十年は
かかるのではないでしょうか。
以上となります。