健康寿命延伸に重要なフレイル予防、負担少なく持続しやすい方法の開発が必要

金沢大学は8月9日、脳からの指令を筋肉へ伝える神経である運動神経を、座った状態で活性化させるシートの開発に成功したと発表した。この研究は、同大学理工研究域フロンティア工学系の西川裕一助教、小松﨑俊彦教授、茅原崇徳准教授、融合研究域融合科学系の田中志信特任教授、設計製造技術研究所の坂本二郎教授、トヨタ紡織の川野健二主査、永安秀隆主担当員、森香子係員、中京大学の渡邊航平教授、広島大学の前田慶明准教授、University of MariborのAleš Holobar教授、Marquette UniversityのAllison Hyngstrom教授らの研究グループによるもの。研究成果は、「European Journal of Applied Physiology」にオンライン掲載されている。

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高齢化率の増加に伴い、筋力低下や身体虚弱を示すフレイル割合も急増している。フレイルとは、筋力や認知機能が加齢により低下し、要介護や死亡リスクが高い状態を指す。またフレイルの前段階のことをプレフレイルと呼び、65歳以上では2人に1人がプレフレイルに該当するという疫学調査結果も報告されている。プレフレイルからフレイルへ進行してしまうと、健康状態へ回復するのは難しいため、フレイルになる前に予防することが重要である。一般的な対策としては、筋力トレーニングを行うことで筋力の維持・向上を図ることが推奨されているが、高齢者には負担が大きいことや持続することが難しいという欠点もある。そこで、より簡易的かつ受動的に筋肉を刺激し、身体機能を活性化する手法やデバイスの開発が重要であると考えた。

腰掛けた状態で大腿四頭筋を刺激し活性化させるシートを開発

研究グループは、座りながら筋肉を刺激し、転倒予防に重要な筋肉の一つである大腿四頭筋の活性化を図ることが可能なシートの開発を目的とした。

今回の研究では、若年男性14人（年齢：24.3±3.6歳、身長：172.2±4.8cm、体重：60.9±6.6kg）を対象とした。対象者は、シートに腰掛けた状態で内蔵した振動子を大腿二頭筋腱に当て、振動数：80Hz、振幅値：0.1mmのパラメータにて30秒間の刺激を実施した。

振動刺激前後に、膝を伸ばす最大筋力と運動神経活動の計測を行った。運動神経活動の計測には、高密度表面筋電図法を用いて解析を行った。対照条件として、振動を行わずに振動刺激条件と同じ時間シートに腰掛け、その前後に最大筋力と運動神経活動の計測を実施した。

振動刺激が速筋線維の活性化に寄与、運動神経活動が増加

解析の結果、振動刺激を加えることで、即時的に筋活動が増加し、運動神経活動が増加することが明らかになった。また、振動刺激はより高閾値で活動を開始する運動神経の活性化に寄与していることがわかった。運動神経は、小さい運動神経から順に活動を開始する特性があり、これをサイズの原理と呼ぶ。この原理を踏まえると、低閾値では遅筋線維、高閾値では速筋線維が活動するため、振動刺激は速筋線維の活性化に寄与することが示唆された。さらに、運動神経活動の変化が大きい人ほど筋力の増加量が大きいことがわかり、身体機能の即時的な向上に貢献できることがわかった。

容易に身体機能を活性化するデバイス開発につながると期待

この研究により、座りながら転倒予防に重要な筋肉の一つである大腿四頭筋を活性化できることが明らかになった。加齢に伴い全身の筋肉は萎縮していくが、その中でも大腿四頭筋は転倒の予測因子として使用されるなど、バランス能力に関与する重要な筋肉の一つとして知られている。「本研究の知見は、長時間座位姿勢が強いられる航空機や自動車のシート、さらにはオフィスチェアなどへの応用することで、気軽かつ容易に身体機能を活性化できるデバイスの開発が期待される」と、研究グループは述べている。（QLifePro編集部）