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「嚥下（えんげ）に使用する筋肉を動かす電力量」が明らかになる

「飲み込む」動作は30以上の筋肉が連動して動く必要があります。
研究チームは、いわゆる「嚥下」に最低限必要な電流のサイズを明らかにしました。口腔内の重要な機能を回復させる電気刺激インプラントを開発する手助けになりそうです

In a new study, researchers at Texas A&M University have delineated the minimum size of electrical currents needed to provide sensation in different parts of the mouth.

参照元：https://today.tamu.edu/2021/06/30/pacemaker-like-devices-could-restore-lost-oral-function/
– テキサスA&M大学 Texas A&M University. JUNE 30, 2021 –

飲み込むという日常的な行為でさえ、30以上の口内の筋肉が協調して踊る必要があります。

病気やけがでこれらの筋肉の1つでも機能を失うと、非常に衰弱した状態になってしまいます。

このような人々にとって、神経刺激は失われた口腔機能の一部を回復させる希望の光となります。

このたび、テキサスA&M大学の研究者らは、口腔内のさまざまな部位に感覚を与えるために必要な電流の最小サイズを明らかにしました。

研究者らは、今回の研究は、神経や脳の損傷によって失われた口腔内の重要な機能を回復させる電気刺激インプラントを開発するための、最初の、しかし重要なステップであると述べています。

本研究成果は、IEEE（米国電気電子学会） Transactions on Biomedical Engineering誌に掲載されました。

多くの重要な身体機能は、感覚運動のフィードバックループを介して神経系によって調整されています。

感覚運動フィードバックループとは、その名の通り、感覚神経からの信号を脳が解釈し、運動神経に指令を出して動作を実行させる神経回路のことです。

例えば、歩く、物を持つなどの随意運動や、くしゃみやまばたきなどの不随意運動には、感覚運動ループが重要な役割を果たしています。

口腔内には、感覚神経と運動神経の両方が豊富に存在します。

特に、軟口蓋や舌にある感覚運動神経は、嚥下や発声、呼吸に関連する口腔内のいくつかの動作を調整します。

そのため、神経外傷や病気によって感覚神経線維や運動神経線維が損傷すると、これらの重要な機能が損なわれ、患者さんの生活の質が低下してしまいます。

ペースメーカーが心臓の神経を電気的に刺激して心筋を収縮させるのと同じように、神経を電気的に刺激することで、神経を活性化させることができるかもしれません。

しかし、ペースメーカーとは異なり、口の中のさまざまな部位を適切に刺激するために必要な電流の周波数と振幅については、これまで詳しく調べられていませんでした。

電気情報工学科のHangue Park助教授は話します。

「電気刺激は、脳との通信手段である神経電流や活動電位を変化させることができます。電気刺激は慎重に行う必要があります。そうしないと、望ましくない効果を引き起こしたり、まったく刺激を与えなかったりする可能性があるからです。」

そこでPark氏らは、必要最小限の刺激電流を調べるために、標準的な歯科用リテーナーに小さな金属電極を挿入しました。

これらの電極は、被験者の軟口蓋、感覚神経が豊富な舌の側面と先端のいずれかを刺激するように配置されました。

そして、それぞれの場所で、周波数は固定したまま、電流の振幅をゆっくりと変化させていきました。

そして、被験者に、感覚を感じ始めたばかりの時と、その感覚が不快な時を報告してもらいました。

次に、電流の周波数を上げて同じ実験を繰り返しました。

その結果、舌と軟口蓋の平均的な知覚と不快感の閾値が判明したそうです。

さらに、口腔内の電気的特性を再現するために、口腔内の等価回路を作成しました。

この回路は、被験者を必要とせず、オフラインで電気刺激の効果をさらに研究するのに役立つそうです。

研究者らは、次のステップとして、口腔内領域を電気的に刺激し、そのシミュレーションによって咀嚼や嚥下などの行動がどのように変化するかを調べることを挙げています。

Park准教授は話します。

「感覚運動系は、神経の欠損、加齢、神経変性疾患などによって損傷を受けやすいものです。今回の研究では、不随意運動や随意運動を制御する口の中の部位を電気的に刺激するための基礎を築き始めています。私たちの研究は重要な研究であり、近い将来、私たちが当たり前のように行っている日常的な作業に多大な困難を抱えている人々を助けることができるようになるために重要なものです。」

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