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感覚刺激が認知機能にもたらす効果とは?

  • 2024.11.01

■要約

  • 認知機能と神経機能を改善するために聴覚リハビリテーションを提供することは重要である
  • 聴覚機能の障害は認知機能障害の前臨床段階を示す貴重なマーカーとなりうる
  • 光と音の感覚刺激は、皮質の感覚領域だけではなく、直交回、扁桃体、海馬、特に島皮質などの遠くの皮質および皮質化領域を同調させる
  • 動物およびヒト患者の両方で、口腔衛生の不良(歯周病や歯の喪失などを含む)と認知能力の障害との間に有意な関連があることを示す

■科学的知見

聴覚リハビリテーションと認知能力の関係性

Hanninらの研究1)によると神経生理学的変化はワーキングメモリーの変化と相関しており、難聴による認知機能のメカニズムを示唆している。Haninらは初めて補聴器を使用したグループと、補聴器使用後6ヶ月が経過し聴力に適応した対照グループで聴覚神経機能や認知機能が改善するかを比較した。その結果、補聴器が聴力に適応するにつれてワーキングメモリーの能力が向上し、皮質の反応振幅が増加するという事が分かった。これらの結果は、感覚と認知の関連に神経メカニズムがあることを示唆し、認知機能と神経機能を改善するために加齢性難聴者に聴覚リハビリテーションを提供することの重要性を強調するものとなる。

私自身がリハビリテーション介入をしている方の中にも補聴器を使用している方がおり、日々の聴覚機能の低下に伴い、やはり認知機能の低下も生じているように感じている。この研究に基づいて述べるなら、聴覚が働くことと認知機能や神経機能メカニズムの働きは正の相関をもつ可能性がある。つまり、難聴者にとって補聴器を使用した聴覚リハビリテーションは重要だと考えられる。また、補聴器を使用した聴覚リハビリテーションの利点が、聞こえやすさの向上だけにとどまらず、認知能力の向上や皮質音声処理の強化にも及ぶ可能性も示唆している。

認知機能低下に対する聴覚機能障害の役割

聴覚機能に対する感覚入力の変化が生じることは、神経変性変化を遅延または予防することに繋がり、その事が認知機能低下の後期段階における構造的変化の進行を遅らせることができることを示唆する根拠がある。つまり聴覚機能の障害は、認知機能障害の前臨床段階を示す貴重なマーカーである可能性があり、またARHL(age-related hearing loss:加齢に伴う聴覚障害)による神経細胞活動の変化がAD(Alzheimer’s disease:アルツハイマー病)の原因的段階を果たすという洞察は、早期発見と治療戦略にとっては有益である。

ここで述べている聴覚機能に対する感覚入力の変化が、前述の聴覚リハビリテーションにあたるものであり、このことからも聴覚刺激が認知機能低下に対して有益なものであることが考えられる。

光と音の感覚刺激がADにもたらす効果

Dianeらの研究3)では同期した光と音を用いたGENUS(Gamma Entrainment Using Sensory stimulation:ガンマ(マルチ)感覚刺激)が、認知的に正常な人、医学的難治性のてんかん患者、および軽度AD認知症患者において、複数の脳領域にわたってガンマ同調を効果的に誘導できることを実証した。また、GENUSの光と音による刺激が、皮質の感覚領域だけでなく、直交回、扁桃体、海馬、特に島皮質などの遠くの皮質および皮質化領域を同調させることを初めて示した。

40HzのGENUSを3ヶ月にわたって毎日使用した活動群では、脳の萎縮が少なく、機能的結合の喪失が減少し、睡眠のマーカーが改善し、連想記憶課題の成績が向上した。全体として、これらの所見は、40HzジーナスがAD関連の病態症状に対して、ポジティブな効果を持つことを示唆している。

口腔衛生の不良と認知機能の関連性

Randaらの研究データ4)は、認知機能低下と歯の欠損数の間に統計的に有意な関係を示した。認知機能が低下した参加者の割合は、歯の欠損数が増加するにつれて着実に増加した。慢性歯周炎の主要な病原体であるPorphyromonas gingivalisは、アミロイドβ班の形成、認知機能の低下、アルツハイマー病の発症に関与する事が報告されている16)。また、歯の喪失によって歯周機械受容器の感覚入力と咀嚼筋からの求心性インパルスが減少する。その結果、脳内の錐体細胞の数が減少し、海馬のアセチルコリンレベルが低下し、記憶や学習が低下すると考えられている。

口腔衛生の維持や改善の方法として、表情筋の体操や舌の体操などが挙げられる。表情筋や舌を大きく動かすことによって口や舌の動きが滑らかとなり、唾液も出やすくなるからである。そのため、集団体操などでもよく用いられる「パタカラ体操」なども口腔衛生を保つ上で重要な運動であり、口を動かす運動を行うことが認知機能の改善方法として良い影響を与えるものだと考えられる。

■感想

認知機能のある患者に対して、集団体操で行うようないわゆる頭の体操だけではなく、光刺激や聴覚といった別視点での感覚アプローチを行うことも重要である事を学びました。認知機能の向上は結果的に身体的なリハビリテーションでの機能向上にも繋がってくると思うので、臨床場面でも多感覚刺激でのアプローチを取り入れていきながら、介入していきたいと思いました。また、難聴者のリハビリテーションの際に補聴器をつけた状態での聞こえ方に耳と脳を慣らしていくということも聴覚リハビリテーションの一つだと思うので、いかにコミュニケーションを積極的にとっていくかということも大事な要素であると感じました。

■引用文献

1)Hanin Karawani, Kimberly Jenkins et al. Restoration of sensory input may imprive cognitive and neural function. Neuropsychologia. 2018 Jun: 114: 203-213
2)Hadeel Y Tarawneh, Dona M P Jayakody et al. Understanding the Relationship Between Age-Related Hearing Loss and Alzheimers Dis Rep. 2022 Sep 12;6(1): 539-556
3)Diane Chan et al. Gamma frequency sensory stimulation in mild probable Alzheimer’s dementia patients: Results of feasibility and pilot students. PLos One. 2022 Dec 1: 17(12)
4)Randa ALFotawi, Sarah Alzahrani et al. The relation between teeth loss and cognitive decline among Saudi popuration in the city of Riyadh: A pilot study. Saudi Dent J. 2020 Jul; 32(5): 232-241
5)Grabe H.J., Schwahn C., Völzke H., Spitzer C., Freyberger H.J., John U., Kocher T. Tooth loss and cognitive impairment. J. Clin. Periodontol. 2009;36(7):550–557.
6)Kato T., Usami T., Noda Y., Hasegawa M., Ueda M., Nabeshima T. The effect of the loss of molar teeth on spatial memory and acetylcholine release from the parietal cortex in aged rats. Behav. Brain Res. 1997;83(1–2):239–242.
7)Kaye E.K., Valencia A., Baba N., Spiro A., III, Dietrich T., Garcia R.I. Tooth loss and periodontal disease predict poor cognitive function in older men. J. Am. Geriatr. Soc. 2010;58(4):713–718.
8)Kamiya K., Narita N., Iwaki S. Improved prefrontal activity and chewing performance as function of wearing denture in partially edentulous elderly individuals: functional near-infrared spectroscopy study. PLoS ONE. 2016;11(6)
9)Makiura T., Ikeda Y., Hirai T., Terasawa H., Hamaue N., Minami M. Influence of diet and occlusal support on learning memory in rats behavioral and biochemical studies. Res. Commun. Mol. Pathol. Pharmacol. 2000;107(3–4):269–277.
10) Minn Y.K., Suk S.H., Park H., Cheong J.S., Yang H., Lee S., Kang J.S. Tooth loss is associated with brain white matter change and silent infarction among adults without dementia and stroke. J. Korean Med. Sci. 2013;28(6):929–933.
11)Okamoto N., Morikawa M., Okamoto K., Habu N., Iwamoto J., Tomioka K., Kurumatani N. Relationship of tooth loss to mild memory impairment and cognitive impairment: findings from the fujiwara-kyo study. Behav. Brain Funct. 2010;6(1):77.
12)Oue H., Miyamoto Y., Okada S., Koretake K., Jung C.G., Michikawa M., Akagawa Y. Tooth loss induces memory impairment and neuronal cell loss in APP transgenic mice. Behav. Brain Res. 2013;252:318–325.
13) Saito Y., Sugawara N., Yasui-Furukori N., Takahashi I., Nakaji S., Kimura H. Cognitive function and number of teeth in a community-dwelling population in Japan. Ann. Gen. Psychiatry. 2013;12(1):20.
14)Wu B., Plassman B.L., Crout R.J., Liang J. Cognitive function and oral health among community-dwelling older adults. J. Gerontol. A BiolSci. Med. Sci. 2008;63(5):495–500.
15)Yamazaki K., Wakabayashi N., Kobayashi T., Suzuki T. Effect of tooth loss on spatial memory and trkB-mRNA levels in rats. Hippocampus. 2008;18(6):542–547.
16)Sabbah W., Sheiham A. The relationships between cognitive ability and dental status in a national sample of USA adults. Intelligence. 2010;38(6):605–610.
17)Kato T., Usami T., Noda Y., Hasegawa M., Ueda M., Nabeshima T. The effect of the loss of molar teeth on spatial memory and acetylcholine release from the parietal cortex in aged rats. Behav. Brain Res. 1997;83(1–2):239–242.
18)Yamamoto T., Hirayama A. Effects of soft-diet feeding on synaptic density in the hippocampus and parietal cortex of senescence-accelerated mice. Brain Res. 2001;902(2):255–263.

作成者:横田真桜  資格:理学療法士

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