咀嚼筋活動が前頭前野NIRS測定に及ぼす影響．パイロット研究

Effect of Mastication Muscle Activity on Prefrontal Cortex NIRS Measurement: A Pilot Study.

• Kazunori Nakajima
• Tomotaka Takeda
• Maho Saito
• Michiyo Konno
• Yoshiaki Kawano
• Yoshihiro Suzuki
• Masayasu Nishino
• Yoshiaki Matsuda
• Keiichi Ishigami
• Kaoru Sakatani

抄録

NIRS信号の変化は、局所脳血流やオキシHb濃度の変化と関連している。一方、最近の研究では、ガムを噛むことで前頭前野（PFC）の脳活動に伴う認知能力やストレスコントロールなどに効果があることが明らかになってきています。しかし、これらの関係についてはまだ議論の余地があります。チューインガムのPFCへの影響を評価するためには、NIRSを用いたイメージングが適していると考えられます。また、PFCに対するNIRSの測定では、表層組織（頭皮、皮膚、筋肉）の血液量が影響している可能性がある。本研究の目的は、ガム咀嚼時のNIRS信号に対する側頭前筋の影響を明らかにすることであった。健康なボランティア8名が参加した。深部組織層と表在組織層のTotal-Hb濃度を区別できる2チャンネルNIRS（HOT-1000、NeU、日本）を用いた。HOT-1000は、従来のオプトード分離距離3.0cmに加えて、表面組織のみに由来するNIRS信号を測定するために1.0cmの短距離（NEARチャンネル）を有している。NIRSプローブは、通常のプローブ設定でFp1およびFp2に配置した。左側のプローブを左前側頭筋の上に配置できるようにヘッドセットを左にずらした。通常の設定では、表層の信号曲線は目立った変化を示さないが、神経（HOT-1000で計算して定義した）と深部の曲線は、ガムを噛むタスクの間に増加を示した。逸脱した設定では、3つの信号はすべて、タスク中に顕著な変化を示した。逸脱したプローブ設定では、通常のプローブ設定よりもTotal-Hb濃度が有意に大きい（p<0.05）。ガム咀嚼を課題とする場合には、NIRS信号に対する筋活動の影響を区別できるように、プローブの位置を慎重に検討した方が良いと思われます。

Changes in NIRS signals are related to changes in local cerebral blood flow or oxy-Hb concentration. On the other hand, recent studies have revealed the effect of chewing gum on cognitive performance, stress control etc. which accompanied brain activity in the prefrontal cortex (PFC). However, these relationships are still controversial. To evaluate the chewing effect on PFC, NIRS seems to be a suitable method of imaging such results. When measuring NIRS on PFC, blood volume in superficial tissues (scalp, skin, muscle) might have some affect. The aim of the present study was to clarify the effect of the anterior temporal muscle on NIRS signals during gum chewing. Eight healthy volunteers participated. Two-channel NIRS (HOT-1000, NeU, Japan), which can distinguish total-Hb concentrations in deep tissue and superficial tissue layers, was used. In addition to a conventional optode separation distance of 3.0 cm, Hot 1000 has a short distance of 1.0 cm (NEAR channel) to measure NIRS signals that originate exclusively from surface tissues. NIRS probes were placed at Fp1 and Fp2 in the normal probe setting. The headset was displaced to the left in order to allow the left probe to be placed over the left anterior temporal muscle. In the normal setting, the superficial signal curve shows no notable change; however, the neural (calculated and defined in HOT-1000) and deep curves show an increase during the gum chewing task. At the deviated setting, all three signals show marked changes during the task. Total-Hb concentration in the deviated probe setting is significantly large (p < 0.05) than that of in the normal probe setting. When using gum chewing as a task, it would be better to consider a probe position carefully so that the influence of muscle activity on NIRS signal can be distinguished.