三叉神経 電気刺激 による事象関連電位 に関する研究

-実 験的痔痛に対するP300成 分の解析-

南雲祐二

Studies on event related potential elicited by

electric stimulation of trigeminal nerve

-Analysis of P300 component

to experimental pain-

Yuji Nagumo

Abstract: We measured event related potential (ERP) by applying strong and weak electric

stimulations to the lips of 11 healtyh adult male subjects to quantitatively analyze the relation

between the target stimulation wave form component in relation to the subjective pain sensa-tion.

1) Regarding the target stimulation wave form component, both the group highly sensi-

tive to pain (high sensitivity group) and the group less sensitive to pain (low sensitive group)demonstrated a common waveform component of N100 and P300 against the Fz-and Pz-led

waveforms, and regarding the standard stimulation waveform component, the common

waveform component of N100 and P250 against the Fz-and Pz-led waveforms. The P300component in the target stimulation waveform was the ERP component while the P250 compo-

nent of the standard stimulation wave form was the pain-related late positive component.

2) No significant difference was observed in Fz-and Pz-led waveforms between the high

sensitivity group and the low sensitivity group at P300 latency of the target stimulation

waveform, but a significant amplitude increase was indicated in both the Fz-and Pz-led

waveforms in the high sensitivity group (p <0.05) compared with the low sensitivity group.

3) Though no significant difference was observed in the Fz-and Pz-led waveforms

between the two groups at P250 latency of the standard stimulation waveforms, there was a

significant increase in the N100 P250 amplitude of Fz-led waveform (p <0.05) in the high

sensitivity group as compared with the low sensitivity group. Although there was no statisti-

cally significant difference in the Pz-led waveforms, the high sensitivity group indicated a

tendency of increase in amplitude (p <0.1).

4) N100-300 amplitudes may permit the objective determination of the fear, anticipa-

tion and anxiety of pain.

Key words: event related potential, P300 anticipation and anxiety

キ ー ワー ド: 事象 関連 電位,P300,予 期 不安

I. 緒 言

歯 科 口腔外 科外 来 にお け る初 診患 者の50～60%は,

東京医科大学口腔外科学講座(主任:内 田安信教授)Department of Oral Surgery, Tokyo Medical

College (Chief: Prof. Yasunobu Uchida)(受付 日;1994年8月19日)

―156―

三叉神経電気刺激によるERPに 関する研究

顎顔 面 口腔領 域 の痛 みの コン トロー ル を望 んで来 院 し

てい る1)。一 方,歯 科 口腔外 科 治療 には歯 科治 療恐 怖症

患者 に代 表 され るよ うな,治 療 の 際の痛 み に対す る不

安,恐 怖 の イ メー ジが付 随す るこ とも よ く知 られて い

る。初 め て歯科 医院 を受 診 した患 者 とい え ども,予 防

接種 な どの 以前 の痛 み を伴 う医療処 置 に よ り,医 療行

為 に対 し少 なか らず 恐怖 心 を抱 いて い る。 その ため処

置 前 あ るいは処 置 中に緊 張感 が高 ま り,不 快 症状 を呈

す る場合 が あ り,処 置以 前 に不快症 状 を未 然 に防 ぐさ

ま ざまな対 策が と られ てい る。 しか し疼 痛 に対 す る予

期 不安 や恐 怖心 は,心 理 的要 因が 強 いため個 人差 が あ

り一様 で は ない。 したが って歯科 治療 恐怖 症 をは じめ

とした 口腔 心 身症 患者 の心理 的診 断 は,通 常,心 理 テ

ス トや 面接 な どに よ り行 わ れ るのが普 通 で あるが,従

来の 身体 的 な医学 的診 断 に比べ る と,心 理 的 診断 は一

般 に評 価 の客観 性 が低 い と考 え られ てい る。 そ こで こ

の ギャ ップ を埋 め るため,各 種 の精神 心理 学 的 な検査

法 と併 用 して,情 動 と関係 の深 い 自律 神 経機能 検査 が

併用 され るこ とが 多い。す な わ ち痛 み に対 す る不安,

恐怖 に よ る生体 反応 の客 観 的指 標 として,マ イ ク ロバ

イブ レー シ ョン,心 電 図R-R間 隔,指 尖容積 脈 波 な

どの 自律 神経 機能 検査 法 が用 い られ るこ と も多い。近

年,大 脳 か ら誘 発,記 録 さ れ る事 象 関 連 電位event

related potential(以 下ERP)の 多方面 へ の応用 が報

告 されて い るが,自 律 神 経機 能検査 との併 用 は現 在 の

ところほ とん ど報告 されて いな い。しか し,ERPは 刺

激 に対 す る注意 や認 知過程,情 報処 理過 程 な どの心理

過 程 に 多 くの情 報 を与 え る もの と期 待 されて い る。

そ こで今 回筆 者 は,痛 み刺激 に対 す るERPを,自 律

神 経機 能 とは異 なっ た大 脳生 理 学的視 点か らの,生 体

反応検 査 と して用 い,歯 科 治療 時 におけ る疼痛 感受性

の個 人差 の判別 に際 して,客 観 的評価 方 法 とな りうる

か を検 討 した。本 研 究 はERPの うち,心 理 過程 と関連

の深 いP300成 分 を用 いた。

今 回,実 験 は三 叉神 経領 域へ 実験 的1痺痛(電 気刺 激)

を加 え るこ とに よ り,疼 痛 刺 激に対 す る反応 準備,注

意,恐 れ,不 安,驚 きな ど,脳 内情 報処 理活 動(心 理

過程)を 電位 変化 として客 観 的 に とらえ,解 析,定 量

化 した。加 えて,反 応時 間reaction time(以 下RT)

の測定 も同時 に行 い,痛 み刺 激 に対す る反 応準備,反

応選 択,反 応実行 の視 点か ら疼痛 感覚 を とらえた。 さ

らに主 観 的疼 痛 の指 標 として,被 検 者 の 申告 に よ る

visual analogue pain scale(以 下VAS)の 記 録 も実

施 し,主 観 的 な面 と客観 的 な面 の双 方の視 点か ら比 較

検 討 を行 った。以上 の知 見 よ り,三 叉神経 領域 に おけ

る疼痛 刺激 に対 す る予 期不安,恐 れ な どの心理 過程 を

総合 的 に分析 し,痛 み とそれ に伴 う心理過 程 の解 明 を

試 み たの で報 告 す る。

II.研 究 方 法

1.実 験対 象

実 験的 疼痛 に対す るVAS値 の,0～39%を 低 感 受

性群,60～100%を 高感受性 群 とし,40～59%の 中感 受

性 群 を対象 か ら除 いた27歳 か ら32歳 までの健康 成 人男

性11名(平 均年 齢28.18歳)を 研 究対 象 とした。 ボ ラン

テ ィアの 利 き手は10名 が右 利 き,1名 が左 利 きであ り,

いず れ も神 経性 病変 お よび精神 的 障害既 往歴 が認 め ら

れ ない もの を採 用 した。 各 ボ ランテ ィアに は実験 の 内

容 お よび過 程 を詳 し く説明 し,了 承 を得 た うえで実験

を施行 した。

2.計 測記録 および実 験方 法(図1)

脳 波 の計測 は経皮 的 と し,国 際10a20方 式 に従 って,

基 準電極active electrodeを 両 耳朶A1+A2に 置 い

た。直径1cmのAg-AgC1皿 電極 を用 い,記 録 誘導 電

極 をていね い に清 掃 した後,脳 波記録 用ペ ー ス トにて

固定 した。電極 間の イ ン ピー ダ ン スは5kΩ 以下 に し

た。記録 電極 はFz(前 頭部)とPz(後 頭部)の2点 に

設定 しFz-A1＋A2とPz-A1＋A2の2チ ャンネ

ルの単極 誘 導 にて前頭 部 と後頭 部 の電位 変化 を比較 し

た。計 測 は 日本 光電社 製誘 発 電位 記録 検査 装 置Neur-

opaCk8(MEMa4204)に て記録 し分析 を行 った。分

析 時間 は500msec,High filterは50Hz,Low filterは

図1実 験装置の模式図

―157―

日歯心身:第9巻 第2号1994年12月

1Hzに 設定 した。

電 気刺 激 は誘発 電位 記録装 置 に よ り トリガー 信号 を

発生 させ,isolaterに よ り刺 激 間隔0.1msecの 単一 矩

形 パル ス を0.3Hzの 刺 激頻 度 で与 えた。刺激 電極 は直

系1mmの 円 筒状 銅性 電極 を1cm間 隔 で 陰性 刺激 電

極,陽 性 刺激 電極 と2個 置い た ク リップ型 とし,利 き

手側 上唇 に狭 む よ うに固定 した。電 気抵 抗 を減 少 し,

電気 伝 導 をよ くす るため に,ア ル コー ル綿 にて上唇 皮

膚 の油脂 を きれ いに 除去 した後,ク リップ 固定 を行 っ

た。刺 激電 流強度 は 弱刺 激電 流は4mA,強 刺 激電 流 は

8mAと 全 例統 一 して実 験 を施行 した。RTの 測定 は

栂指 押 しタイプ のス イ ッチ を使 用 し,利 き手 に持 たせ

た うえで,強 刺激 に対 して可及 的 に同時 に スイ ッチ を

押 す よ うに指 示 した。VASは 長 さ10cmの 横 線 で,右

端 を我慢 で きる痛 み の最大値100%,左 端 を0%と した

painscaleを みせ 刺激 後 の痛み の感覚 の程 度 を目測 に

て主 観 的に記録 させ た。

3.実 験手 順

被 験者 に 記録電極 お よび刺 激 電極 を設 置後,外 界か

図2弱 刺激に対する高感受性群 と低感受性群の

VASの 差

ら遮 断 され た シー ル ドルー ム 内に安静,仰 臥位 に させ

て,ま ず第一 に 強弱両 方 の刺激 を被 験者 に加 え,た だ

ちにVASを みせ 強刺 激9弱 刺 激 お のお の の痛 み の感

覚 の程 度 を 目測 にて 印記 させ た。そ の後RT記 録 の た

め の栂指 押 しタイプ のス イ ッチ を持 たせ,日 本 脳波 筋

電 図学会 の誘 発 電位測 定指 針(案)2)に 従 って2種 類の

刺 激 す なわ ち,出 現 確率20%の 低 頻度 刺激 と出現率

80%の 高頻 度刺 激 を ランダム にて呈 示 した。 そ して,

低 頻度 刺激 で あ る標 的刺激targetstimuliを 区別 し,

系列 刺 激 の中か ら選 び 出 し弁別 させ るため,標 的刺 激

にの み対 して可 及的 に 同時 に栂 指 押 しタ イプの ス イ ッ

チ を押 させ る課題 を与 えた。 こ こで,標 的刺 激 は強刺

激 と した。 また,課 題 ご との総 刺激 回数 は約80回 で標

的 刺激 の 出現 回数 は約15回 に設 定 した。

4.分 析方 法

本 研 究 は,痛 みに対 す る高感 受性群6名,低 感受 性

群5名(計11名)をVASに よ り分 類 し,痛 み 認知 と

ERPの 関係 を中心 に分 析 を施行 した。

ERPの 波 形 成分 の 同定 は,以 下 の よ うに して行 っ

図3強 刺激に対する高感受性群 と低感受性群の

VASの 差

―158―

三叉神経電気刺激によるERPに 関する研究

図4標 的刺激波形(高 感受性群)

表1標 的刺激波形成分の潜時

n.s.=not significant(msec)

図5標 的刺激波形(低 感受性群)

図6標 的刺激波形成分の平均潜時

― 159 ―

日歯心身:第9巻 第2号1994年12月

た。N100成 分 は頂 点潜 時が100～150msecに 認め られ

た最大 陰性 波 形,P250成 分 は頂 点潜 時が200～300msec

に 認 め られ た最 大 陽性 波 形,P300成 分 は 頂 点潜 時 が

250～500msecに 認 め られ た最大 の陽 性波 形 と し,Fz

とPzのERPよ り共通 な頂 点潜 時 を求 め た。VAS,

RTの 値,お よび各 課題 にお け る頂 点 の潜 時 お よび振

幅(peak-peak amplitude)の 変 化 はt-検 定 にて有意 差

を求 め た。 その 際p<0.05を 有 意差 あ り とした。

III.結 果

1.VASに つ いて(図2,3)

標 的刺 激 で あ る強刺 激 に対す る両群 の値 の平均 と標

準 偏 差 を 比 較 し て み る と,高 感 受 性 群 は65.60±

8.25%,低 感 受性群 は38.13±4.72%で 有 意差 が認 め ら

れ た(p<0.05)。 弱刺 激 に対す る両群 の値 は高感受 性

群 は18.42±5.32%,低 感受 性群 は5.09±1-73%で 有 意

差 が認 め られ た(p<0.05)。

2.標 的刺 激波 形 につ いて

高感 受性,低 感受 性両群 ともPz,Fz導 出 の両波 形 に

表2標 的刺激波形成分の振幅

(μV)

N100,P300成 分 が 認 め られ た(図4,5)。

1)頂 点 潜 時(表1,図6)

N100成 分 の 潜 時 の 平 均 値 は,Fz導 出 全 体 で は

129.18±9.77msecで あ っ た 。 各 群 別 に み る と高 感 受

性 群 は124-00±7.62msec,低 感 受 性 群 は133.50±9.75

msecで 有 意 差 は 認 め ら れ な か っ た 。Pz導 出全 体 に お

い て は128.09±11.94msecで あ り,高 感 受 性123.80±

8.44msec,低 感 受 性 群131.67±13.94msecで 有 意 差 は

認 め ら れ な か っ た 。

P300成 分 潜 時 の 平 均 値 はFz導 出 全 体 で は350.27±

29.04msecで あ っ た 。 そ し て,高 感 受 性 群 は337-00±

24.15msec,低 感 受 性 群361.33±29.50msecで 有 意 差

は 認 め られ ず,Pz導 出全 体 で は353.64±40.01msecで

あ り,高 感 受 性 群334.20±29.50msec,低 感 受 性 群

369.83±42.58msecで 有 意 差 は認 め られ な か っ た 。 し

た が っ て,導 出部 位,感 受 性 の 違 い に よ り標 的 刺 激 波

形 の 潜 時 は 有 意 差 は み ら れ な か っ た 。

2)振 幅(表2,図7)

N100-P300振 幅 の 平 均 値 はFz導 出 全 体 で は

13.16±4.57μVで あ っ た 。 両 群 問 で は 高 感 受 性 群

17.52±1.96μV,低 感 受 性 群9.53±1.98μVで 有 意 差

図7標 的刺激波形成分の平均振幅

― 160 ―

三叉神経電気刺激によるERPに 関する研究

図8 標準刺激波形(高 感受性群)

表3 標準刺激波形成分の潜時

n. s.=not significant(msec)

図9 標準刺激波形(低 感受性群)

Fz Pz

図10 標準刺激波形成分の平均潜時

―161―

日歯心身1第9巻 第2号1994年12月

が認 め られ た(p<0.05)。Pz導 出 にお いて は13.45±

3.70μVで あ り,高 感受 性群16.88±1.59μV,低 感受性

群10.40±1.58μVで 有 意差 が認 め られ た(p<0.05)。

す なわ ち,Fz導 出,Pz導 出 の双方 にお いて,5%有 意

水 準 で,高 感 受 性 群 の 方 が低 感 受 性 群 よ り も有 意 に

N100-P300振 幅 は増大 した。

3.標 準刺 激波 形 につ いて

高感 受性,低 感受 性両群 ともにFz,Pz導 出の両 波形

にNl00,P250成 分 が 認め られ た(図8,9)。

1)頂 点潜 時(表3,図10)

N100成 分 の潜 時 の平均 値 は,全 症例 で126.46±7.56

msecで あった。高感 受性 群124.20±8.96msec,低 感受

性 群128.33±6.38msecで 有 意 差 は 認 め ら れ な か っ

た。 さ らに,Pz導 出で は125.18±8.91msecで あ り,

高 感 受 性 群122.20±9.12msec,低 感 受 性 群127.67±

8.71msecで 有 意差 は認 め られ なか った。

P250成 分 潜 時 の 平 均 値 はFz導 出 に お い て は

228.00±34.24msecで あ った。 そ し て,高 感 受 性 群

212.60±32.89msec,低 感 受 性1群240.83±32.31msec

で有 意 差 は 認 め られ な か っ た。 ま た,Pz導 出 で は

表4標 準刺激波形成分の振幅

n.S.=not significant(μV)

239.64±31.72msecで あ ったが,こ こで も高感 受性群

228.40±30.90msec,低 感 受 性 群249.00±31.89msec

で有 意差 は認 め られ なか った。したが って,導 出部位,

感受 性 の差 に よって標 準刺 激波 形 の潜 時 に有 意差 は認

め られなか った。

2)振 幅(表4,図11)

N100-P250振 幅 の平 均 値 は,Fz導 出全 体17.02±

4.32μVで あ った。両 群 間 では高感 受性群20.60±0.86

μV,低 感 受 性群14.03±3.64μVで 有 意差 が認 め られ

た(p<0.05)。Pz導 出に おい ては高感 受性 群21.70±

3.22μV,低 感 受 性群12.00±2.42μVで 有 意差 は認 め

られ なか った もの のp<0.1で あ った。よ って,高 感受

性群 は低 感受 性群 よ りもFz導 出 では5%有 意水 準 で

N100-P250振 幅 は増 大 し,Pz導 出では有 意差 は認 め

られ なか ったが,振 幅 の増加 傾 向が み られ た。

4.RTに つ いて(図12)

全 症 例 で は 平均477.18±53msecで あ り,高 感 受 性

群 は452.80±65.72msec,低 感受 性群 は442.50±45.88

msecで 有 意差 は 認め られ なか った。

図11標 準刺激波形成分の平均振幅

― 162 ―

三叉神経電気刺激によるERPに 関する研究

図12 高感受性群と低感受性群のRTの 差

IV. 考 察

頭 皮上 か ら記録 され る大脳 誘 発電位 の中 には,感 覚

刺激 に よ って直接 的 に誘発 され る成分 と,感 覚 に対 す

る脳 内 での処 理過 程 に関連 して生 じる成分 が あ る。前

者 は比較 的 に短潜 時 で出現 し一 般 に大脳 誘発 電位 と呼

ば れて い るが,後 者 は よ り長 い潜時 で 出現 し狭 義 の事

象 関連 電位(event-related potential, ERP)と 呼 ばれ

て い る。 また前者 は外 的 な原 因,す な わ ち単純 に感 覚

刺 激 に よって 発 生 す る の で 外 因 性 電 位(exogenus

potential),後 者 は脳 の 内的機 能 を反 映 す るの で 内 因

性電 位(endogenous potential)と 呼ぶ こ ともあ る。

ERPに はSuttonら3)に よ って紹介 され たP300と,準

備 電位readiness potental(RP)4),随 伴 陰 性変 動con-

tingent negative variation(CNV)5)な どが あ り,両 者

と も脳 の高次機 能 を反 映す る と考 え られ て い る。近 年

このERPを 用 いて,刺 激 に対 す る反応 準備,注 意,恐

れ,不 安,驚 きな ど,脳 にお け る情 報処理 活動 を,脳

内電位 変化 として とら える研 究 も進 め られて い る。 特

にP300は 臨床 面 での検討 では,精 神分 裂病 や躁 欝 な ど

の精神 神 経科領 域 の研究 がす す んで い るが,歯 科 治療

恐怖 症患 者 をは じめ として 口腔心 身症へ の 応用 は い ま

だ報 告 され てい ない。刺 激 に対す る認知 情報 処理 過程

へ のERPア プ ロー チ をみ る と,一 方 には認 知処 理 の

時間 的側 面 に焦 点 を合 わせ てERPの 潜 時 速度 を主 な

指 標 とす る心 的時 間測定(mental chronometry)領 域

の研 究が あ り,他 方 に は,注 意(情 報処理 過程),記 銘

(記憶 入力),意 味 プ ライ ミング とい った処 理 活動 の強

度,量 的側 面 か らのア プ ローチ と してERPの 振 幅 測

定 の研 究 があ る。"認 知"は ヒ トの知 的活動 におけ る知

覚,注 意,学 習,記 憶,意 志決 定 な どにかか わ る一 連

の情報処 理過 程 とみ な され,従 来 その機 能 は実 験心 理

学 的方 法 に基づ い て研 究 され て きたが,こ れ は行動 出

力 側か ら,入 カ-出 力問 の処 理 諸段 階 を推 定す る とい

う制約 が あった。 しか しERPは 情 報処 理過 程 の各 処

理 段階 の特 異的行 動指 標か ら認知 を解 析 す る もの であ

り,特 定ERPの 成分 と処理 活 動 を対 応づ け るこ とに

よ って,入 力情報 の処理 の推移 を実 時間 で分 析 し うる

こ とにな るの であ る。

とこ ろで大 脳誘 発 電位 を も含 め た広 義 のERPに お

いて,各 波形 成分 は外 因性 成分 と内因性成分 とに 区別

され る。聴 覚刺 激 や視 覚 刺 激 に よるERPの 外 因性 成

分 は,刺 激 の物理 的強 度 に強 い相 関 関係 を もって い る

の が特徴 的 で あるが,内 因性 成分(狭 義 のERP)は,

被験 者 の行 う課題 に依 存的 で あって刺 激 の意 味は その

課題 に対 す る有意 性に左 右 され る。 よ って刺激 の物理

的 強度 には 直接 の関係 は ない。一 般 に聴覚,視 覚 に よ

る刺 激 にお いて は,標 準刺 激波 形 では外 因性成分 とし

てN100とP200が 出現 し,標 的刺 激波 形 では 内因性 成

分 と して前2者 の他 にN200とP300が 出現す る2,6)。い

いか えれ ばN200とP300は 注 意 が 集 中 して い な い 標

準刺 激 で は出現 しな い。

N200成 分 はN2a(mismatch negativity: MMN)と

N2bと のsubcomponentに 分 け られ,前 者 は注意 を必

要 とせ ず刺激 系列 に おけ る変 化 を自動 的 に検 出す る機

能 と考 え られて お り,後 者 は刺 激 に対 して注意 を向け

てい る場 合 に しか現 れな いの で,意 識 的 な情報処 理過

程 を反映 してい る と考 え られ て い る7)。本 研 究 では外

因性 成 分 で あ るP200と 内 因性 成 分 のN200は 不 明 瞭

であ り,こ れ らが 出現す るは ずの潜 時約170～230msec

にお いて全 くcomponentが 認 め られ ない もの も存在

した。左 側 第1指 へ 電気 刺 激 を与 え たDesmedetら8)

の 報告 で も,P300成 分 は明確 に出現 して い る もの の,

P200,N200に つ いて はは っ き りとは示 されて い ない。

体 性 感覚 刺 激,と くに痛 み 刺激 に よるERPで は な

―163―

日歯心身:第9巻 第2号1994年12月

ぜP200お よ びN200が 明確 に 認 め られ な い の か とい

う点 につ い て,筆 者 は痛 み関連 電位pain-related late

positive component(以 下p-LPC)の 影 響 が大 きい

の で はな いか と考 えた。p-LPCと は,痛 み を感 じるよ

うな 末 梢 刺 激 に よ り頭 皮 か ら 記 録 さ れ る 潜 時 が

200～300msecの 後 期 陽性 成分 で あ り,単 に 痛 み の情

報伝 達 を反 映す る反 応で は な く,疼 痛感 覚以 上 に個 人

的 な神 経過程 であ る意識 に,よ り密 接 な関係 を もっ て

い る と推 測 され て い る9)。歯科 口腔外 科 領域 にお い て

も,p-LPCを 応用 して痛 み刺 激 に対す る認知 過程 を

客 観 的に定 量す る試 みが 近 年 な され てい る。Harkins

ら10)は,歯 へ弱 い痛 み,中 等 度 の痛み,お よび強 い痛 み

を生 じる電 気刺 激 を加 えて頭皮 上 か ら得 られ た体 性感

覚 誘発 電位somatosensory evoked potential(以 下

SEP)を 調 べ た とこ ろ,各 成分 の潜 時 は刺激 の 強 さに

影 響 され なか っ たが,刺 激 が 強 まるにつ れ てSEPの 最

大 振幅 であ るP170-N240振 幅 が増加 す る と報 告 して

い る。笹 尾11)は,歯 牙電気 刺激 に よ るSEPの 鎮痛 剤 に

よる影 響 につ いて解析 して お り,鎮 痛剤 を投与 す る と

N155-P255振 幅 が有 意 に減 少 す るこ とか ら,鎮 痛剤

の効果 判定 の一 つ の指標 と して有 用 であ る こ とを示 し

た。鈴 木12)は,歯 牙 電気刺 激 に よ るSEPは30%笑 気 吸

入 時 にN150-P260振 幅 が0.1%有 意水 準 で減 少 した

と述 べ て い る。 歯 牙電 気刺 激 に よ るSEP波 形 成分 と

VASと の関連 につ い て分 析 した高13)は,主 観 的疼 痛 と

最 も相 関 が高 か った のはN160-P260振 幅 で あ る と報

告 して い る。さ らに,脇14)は 舌電 気刺 激 に よ り,電 流 強

度 を増 す とSEPのN180-P250振 幅 が有 意 に 増加 す

るこ とを示 した。本 研究 に おい て も,Fz,Pz導 出の標

準刺 激波形 のN100-P250振 幅 は痛 み に対 す る高 感受

性 群 が低 感 受性 よ りも振 幅増 大 を示 した。 す なわ ち,

刺 激 後200～250msecに 出現 す る陽性 成 分 で,本 研 究

で はP250に 相 当す る成 分 はp-LPCで あ る と考 え ら

れ た。生体 へ の危険 を警告 す る とい う意義 にお いて は,

疼 痛感 覚 を生 じさせ る刺 激 に まさ る もの はな い。 した

が って,こ れ を最 も容 易 に しか も繰 り返 し誘 発 で きる

の は疼 痛刺 激 をお いて ほか にな い。 この性質 は課 題有

意性 とは い えず,本 研 究 の標 準刺 激波 形 も非注 意側 の

背景脳 波 で もあ るこ とか ら,p-LPCは 内因性 成分 と

呼ぶ こ とはで きないが,生 得 的有 意性 とも表現 で き る

もの で あ り,通 常 の外 因性 成 分(本 研 究 に お い て は

N100成 分 に相 当)と 同列 に論 じるこ とはで きな い15)。

p-LPCは 外 因性 成 分 と内 因性 成 分 のcontinuumの

中 間に位 置 したcomponentと 考 え られ,内 因性 成分

と しての 性質 を含 ん でい る可 能 性 が 十分 に予 測 で き

る。 この よ うなp-LPCは,聴 覚 刺 激や視 覚刺 激 で は

出現 しな い。

ところ で,本 研 究 の標 的刺激 波形 に おい ては痛 み を

伴 う体性 感覚 刺激 で あ るこ とか ら,p-LPCの 成分 が

混 入 して くるこ とは 否定 で きない。よ って,ERPで は

潜 時 約200msecに 聴 覚 刺 激 や 視 覚 刺 激 に よ って 明瞭

に認 め られ る 内因性 成分 として のN200や 外 因性 成分

であ るP200ま で も,本 研 究の よ うな痛 み刺激 に よ り誘

発 され るERPで はp-LPCに よって 打 ち消 され る方

向へ作 動 した ので はな いか と推 察 され た。したが って,

P200お よびN200成 分 は必 然的 に不 明瞭 に な って くる

と思 われ る。

一方,本 研 究 にお いてFz,Pz導 出双 方の標 的刺 激波

形 には,ERPのP300成 分 が 明瞭 に認め られ た。P300

は被験 者 に特定 の感 覚刺 激 を与 え,そ れ を認知,識 別

させ,一 定 の課 題 を実行 させ る場合 に,刺 激 後 約300

msecの 潜 時 で出現 す る陽性 成分 をい う。実 際 の 頂 点

潜 時 は250～500mescの 幅 が あ る。P300の 検 出 には 互

い に識別 可能 な2種 類 の感覚 刺激 を用 い,そ の うち ま

れ に出現 す る一 方 の刺激 を,他 方 の刺 激系列 か ら識別

させ,定 め られ た反応 を行 わせ る とい う課題 を被 験 者

に与 え る。2種 類 の刺激 の うち被 験者 に注 目,識 別 さ

せ る もの を標 的刺激,他 方 の背景 と して の刺激 を標 準

刺 激 とい う。P300は 標的 刺激 の呈 示頻 度が 少 な く,か

つ順序 が ランダム で あ ると きに 明瞭 に出現 す る。 この

よ うな事実 か ら,P300は 標 的刺激 が もつ感覚 情 報 の脳

に おけ る処 理過 程,心 理 過程 を反映す る もの と考 え ら

れ てい る。そ してP300は 物理 的刺 激 に よる よ りも,脳

の 内的活動 や心 理過 程 に関連 して発生 してい る とい う

点 では 多 くの考 えが一致 してい る。 しか しどの よ うな

脳 の活動 過程 がP300の 発 生 に関 連 して い るか とい う

点 につ いて は さま ざまな仮 説が あ り意 見が 一致 してい

な い。す な わちP300は 標 的刺 激 の認識,評 価 過程 に関

連 して発生 す る とい う考 え16～18),出現 の予 測が し くに

い標 的刺 激が い ざ出現 した とい う驚 き19),あ るい は構

え(指 向反射,orienting reflex)20)と 関 連す る とい うも

の,標 的刺 激 内容 と脳 内記憶像 との対 比,記 憶像 の更

新 過程21,22)と関連 してい る とい うもの,あ るい は標 的

刺 激 に対 す る感 覚情 報処 理,反 応 準備 な どの過程 に続

発 す る心理 的変 化23～26),た とえば これ らの過 程 の終 了

後 に生 じる被 験 者 の心 理 的 不 確 定 さの 解 消(resolu-

tion of uncertainty)23)が 関連 す る とい う もの な ど,

種 々 の考 えが あ る。 以上 の諸 説 をお おづ か み に して ま

とめ てみ る と,P300は 感覚 情 報処理 過程,反 応 準備過

程,お よび それに伴 う心理 的変 化 に関連 す る大脳 の 電

―164―

三叉神経電気刺激によるERPに 関する研究

気現 象 と考 え る こ とが で きる16)。

聴 覚刺 激 や視覚 刺激 に おけ るP300に つ い て,標 的刺

激 の 出現 が予 測(区 別)し に くいほ どP300は 明瞭 に な

る とい わ れ て い る19,27)。体 性 感覚 に よ る本研 究 で は

Fz,Pz導 出双方 のP300成 分 と も,痛 み刺激 に対 す る

高感 受性 群 の方 が低感 受性群 よ りも振幅 が5%有 意水

準 で増大 して いた。 ここで,P300潜 時 は標 的刺激 を標

準刺 激 系列 の 中か ら識別 す る際の難 易度 に よ って も変

化 し,そ の 識別 が 困難 であ る と潜 時は延 長す る とい わ

れ て い る28,29)。したが ってP300潜 時は標 的刺 激 の評価

に要 す る時 間 と関連 して い る とみ るこ とが で きる と加

藤30)は述べ てい る。

今 回,P300潜 時 お よびRTに つ いて は刺激 に対 す る

高感 受性 群 と低感 受性 群 の両群 問 で有 意差 は認め られ

なか った。 この こ とは,刺 激 を弁別 す る難易 度 は両群

ともお お よそ等 しか っ た とい うこ とが で き る。実験 中,

両 群 の被 験者 にRT測 定 を行 うため 標 的刺 激 に対 し

て ボタ ン押 し課題 を指 示 したが,お お むね 間違 わず に

実行 した被 験者 が ほ とん どであ った。 しか し,高 感受

性群 の方 が低 感 受性 群 よ り もP300振 幅 が 有 意 に 増大

した とい うこ とは,体 性 感覚 刺激,と くに本 研究 の よ

うな痛 み刺 激 に よ る誘 発 され るP300成 分 に は,p-

LPCの 影 響 もあ るの で は な いか と思 われ た。 あ るい

は,痛 み に対 す る認 知過 程 に関与 した要素 が入 力 され

て い るこ とも推 測 で き る。 この事 実 は,P300の 出現 パ

ター ンは刺 激 の種類 に依 存せ ず,ま た非特 異的 で あ る

とい う考 え31)とは異 な った見解 を示 す もの であ る。

しか しな が ら,本 研 究 のP300成 分 は た だ単 にp-

LPCの 出力 に よ る影響 が 入 って きただ け な の で あ ろ

うか 。 そ こで本研 究 で導 出 した高感受 性群 と低 感受 性

群 をすべ て含 め た標的 刺激 波形 と標 準刺 激波 形 を比べ

る と,狭 義 のERPで あ る 内 因性 成 分 のP300とp-

LPCで あ る標 準刺 激 波形 のP250と で は,潜 時 が 明 ら

か に異 な ってい る。標 的刺 激 波形 のP300成 分 は,Fz導

出 が平均350.27msec,Pz導 出が平 均353.64msecな の

に対 して,標 準刺 激波 形 のP250成 分 はFz導 出が 平均

228.00msec,Pz導 出 が 平 均239.64msecと な って い

る。 また,と くに高感 受性 群 よ りも低 感 受性群 にお い

て 標 的刺 激 の 中 のP300成 分 よ り早 期 の潜 時200～300

msec内 に,標 準刺 激 のP250成 分 であ るP-LPCと 潜

時 が ほぼ一致 した陽性 電位 が 明確 に 出現 して い る例 も

少 なか らず 存在 した。す なわ ち,潜 時200～450msec内

に2峰 性 に陽性 電位 が でて い る例 も認 め られ た。 お そ

ら く高感 受性 群 で はp-LPCが 増 大 す るためP300と

の境界 が不 明瞭 に な った と考 え られ るが,低 感受 性群

で はp-LPCの 影 響 が 小 さ い分,そ の 後 に 出 現 す る

P300と の相 違 が明 瞭に 出現 した もの と思 われ る。この

こ とは,高 感受 性群 と低感 受性 群 のP300振 幅 の差 は一

部P250成 分 に よ る振 幅 の 増 大 と いっ た単 純 なp-

LPCの 関与 に よる差 だけ では な く,P300は 刺激 に対 す

る注意,恐 れ,不 安,驚 きな ど脳 におけ る心理 過程 を

も反映 してい る と考 え るこ とが で き る。

痛 み刺激 は聴覚 刺 激,視 覚 刺 激 と異 な り,感 覚 その

もの にマ イナ スの心理 的 イ メー ジが つ き まと うこ とは

容 易 に想像 で き る。 日常 の歯科 診療 で,患 者 の齲歯 を

けず るため ター ビン を動か した際,タ ー ビンバ ー が歯

に接触 され る前 か ら患者 の顔貌 が不安,恐 怖 に よ り苦

痛 に耐 え てい る状 態 となって い るこ とは,臨 床 的 に よ

く見か け る光 景 で あ る。松 崎32)は歯牙 電気刺 激 に よ る

SEP後 期成分(p-LPC)と 聴覚 刺激 に よ る標 的刺激 波

形 のP300を 用 い て,向 精神 薬 の沈痛機 構 と情報 処理 過

程 を解 析 して い るが,痛 み 感覚 が ほかの知 覚 と異 な り,

脳 の心 理過 程 に深 い影響 を受 け て い る と報 告 して い

る。

一方 で,P300の 発生 源 につ いて も諸説 が あ り,大 別

す る と大脳 皮質 説 と皮質下 説 に分 け られ る。 大脳皮 質

を発 生源 として考 え る理 由 に はP300が 大 脳 の 高次 皮

質 機能 と関連 があ る こ とと,頭 皮上分 布 か らみ て中心

頭頂部 の皮 質 か ら両 側性 に発生 して い る可能 性が あ る

こ と33,34)があげ られ る。また,前 頭 皮質 か らの影響 が一

過性 に脳 幹網様 体 であ る 中脳網 様体 の賦 活系 に及 び,

P300が 発生 す る との考 え35)もあ る。皮質下 説 には,視

床 を中心 とす る内側 部構 造か らの発生 源説36)と海 馬 か

らの発生 源 説37,38)があ る。現 時 点 ではP300のgenera-

torに つ い て明確 な見解 は存在 して い ない。顔 面領 域

の疼 痛 のERPを 研 究 した頼39)は,前 頭部Fz導 出 と後

頭部Pz導 出ERPのP300を 比較 してみ る と,Pz導 出

は よ り早 く出現 し,よ り高 い振幅 が 認め られ,後 部皮

質 連合 野 との関連性 が 高 い こ とを報告 してい る。亀 山

ら40)もP300は 後 部皮 質 連合 野 の活 動 との 関連 が 強 い

と推測 してお り,そ の活動 を保 障す るもの として前 頭

皮 質か らの賦 活 系路 に よって コン トロー ル され る中脳

網様 体 の電 気的極 性偏 位 が,P300の 発生 に上位 か ら規

制 的,間 接 的 に関与 して い るので はな いか と述 べ て い

る。本 研 究 におけ る標的 刺激 波形 のFz,Pz導 出に よ る

N100-P300振 幅 は,と もにp<0.05で 振 幅 を有 意 に増

加 させ た。これ に対 し,標 準刺 激 波形 のN100-P250振

幅 は,Fz導 出 では高感 受性群 がp<0.05で 振 幅 を有意

に増加 させ た が,Pz導 出で は高感受 性群 で は振 幅 の増

大 をみ た もの の,低 感受性 群 との有 意差 は認 め られ な

―165―

日歯心身:第9巻 第2号1994年12月

か っ た(p<0.1)。 これ は,痛 み刺 激 の認知 過程 は,p-

LPCに よ り後 部 皮質 連合 野 との関 連 性 も考 慮 され る

が,さ らに上位 の前頭 皮質 に も深 く関与 して い るの で

は ないか と憶 測 で きた。 ところで,感 覚刺 激 に関 す る

脳 内活動 過程,と くに標的 刺激 入力 の脳 内電気 生理 学

的現 象 がPictonら25)に よって報告 されて い る。これ に

よ る と,末 梢 よ り中枢 へ伝 達 され る標的刺 激信 号 は大

脳皮 質 の一次 感覚 に入 力 され た後,感 覚連 合 野 にお い

て該 当感 覚 の処理 系へ の チ ャンネ ル選 択 が行 われ る。

この過程 はStimulus set attentionと 呼 ばれ て い る。

そ してStimulus set attentionは 選 択的 注意 の処理 過

程 に関連 し,視 覚 お よび聴 覚誘発 電位 の外 因性 成分 で

あ るN100とP200に 相 当す る と考 え られ てい る。本 研

究 の 痛 み刺 激 に よ り標 的,標 準 刺 激 波 形 に 出現 し た

N100も,こ の過程 にお け るcomponentと 思 われ た。そ

の後,感 覚連 合 野 よ り広汎 連合 野 に投射 され,標 的刺

激 の 識 別,指 向 反 応,内 在 記 憶 の 照 合 区 別,task-

relevantの 評価(刺 激 のカ テ ゴ リー化),課 題実 行 決定

が行 われ る。 この過程 はresponse set attentionと 呼

ば れ てい る。 さ らに刺 激 の評価,課 題実行 後 に続発 す

る一 過性 の心 理 的変化 が高 次連 合 野 で行 われ,perce-

ptomor sequelaeと 称 され てい る。Pictonら25)は,内

因性 成分 のP300はresponse set attentionお よびper-

ceptomotorsequelaeを 反映す る電位 変 動 であ る と述

べ て い る。外 因性成 分 と内因性成 分 のcontinuumの 中

間 に位 置 す るcomponentのp-LPCは 広 汎連 合 野 あ

るいは感 覚連合 野 か ら広汎 連合 野へ 痛み刺 激 が投射 す

る際 に出 力 され るcomponentで は な いか と考 え られ

た。一方,本 研 究 の痛 み刺 激 に よ り誘 発 され たP300は,

Fz,Pz導 出双方 で高感 受 性群 と低 感 受性 群 の 間 に同

等 の振幅 の有 意差 が認 め られ た。 これ よ り,P300は 特

定 の頭皮 上部位 ・大 脳皮 質連 合 野が深 く関与 して い る

とい うよ りも,高 次連合 野 を中心 とした大 脳皮 質,あ

るいは皮 質下 の 多 くの構 造 に電気 現象 が生 じて,そ れ

らが統 合 的 に頭 皮上 に反映 され た もの であ る可 能性 が

強 く示 唆 され た。 す なわ ち,脳 の心理 過程 を統合 的 に

表現 したconponentがP300で あ ろ う と推 察 され た。

したが って,本 研 究 のP300成 分 は痛 みそ の ものに よ る

p-LPCの 影響 に加 えて,痛 み に対す る恐 れ 予期 不安

といっ た心 因性 の要 素 が大 き く関 与 して い る もの と推

察 され た。

ここで,平 ら41)は心 臓神 経症 の急性 発作 時 の大 部分

をなす 恐慌 性 障害(panic disorder)に つ いて,聴 覚刺

激 に よ るP300の 検 討 を行 って い る。 そ れ に よ る と,

panic desorderのP300を 健 常 者 のP300と 比 較 す る

と,平 均 潜 時で有 意 な短縮 を示 し,さ らに平均 振幅 に

お いて有 意 な増大 を示 した。P300の 振 幅 は与 え られ た

事 象 に対 す る驚 きや期待 の程 度 が大 きいほ ど増大 す る

panic disorderに おい ては,絶 えずpanic attackへ の

予期 不安 を もち続 け て い る。 その ため健常 者 で は許 容

し得 る程 度 の微小 な生体 内変動 を も過 大 な変動 として

とらえて し まいが ちで あ り,あ る種 の生体 情 報 を標 的

刺 激 として,過 敏 に 反映す るこ とが 予測 され る。 した

が って,認 知 過程 に おい て も予期 と驚 きの程度 は 強 く,

その ため 大 き く短潜 時 のP300が 出現 したの で は な い

か と中野42)は推 測 して い る。本研 究 では,痛 み刺 激 に よ

る高感受 性群 と低 感受 性群 とに分 けて,体 性 感覚刺 激

に よるP300の 比較 を行 ってお り,両群 とも健 常成 人 の

被 験者 を対 象 として い る。 そのた め,覚 醒水 準 に差 は

み られずP300成 分 の潜 時 に は影響 が な い もの と思 わ

れた。 しか し,刺 激 自体 が疼痛 を伴 う もの であ り,こ

の ため 痛 み に 対 して 感受 性 の 高 い群 が,panic dis-

orderほ どで はな いに しろ絶 え ず痛 みへ の予 期 不安 を

抱 い てい る こ とは容易 に推 測 で きた。 したが っ て,こ

れ も本 研 究 でP300成 分 の潜 時 に有 意 差 が ない の にか

か わ らず,痛 み に対す る高 感受 性群 と低感 受性 群 の間

で,P300振 幅の み有 意差 が生 じた 原因 の一つ と推察 さ

れ た。

痛み と不安 の 関係 につ いて丸 田43)は,痛 み,と くに急

性 の痛 み と不安 は密接 な関係 にあ り,痛 みが不 安 を惹

起 し不安 が痛 み を悪化 させ る悪循 環 を形 成す る と述 べ

てい る。また,西 田44)は歯科 施術 に おい ては歯 を削 る,

歯 を抜 くとい う直接 的な治療 行為 が生 体 に対 す る外 的

侵襲 の一 型 で ある と考 え られ るのみ な らず,歯 を削 る

痛 みや振 動音,出 血,術 後 の腫 脹や持 続す る疼 痛,不

用意 な治 療者 の言動 や 表情,施 術 結果 に対 す る患者 の

不満 足感,場 合 に よって は治療器 具 その ものや 歯科 治

療椅 子へ座 る こ と,あ るいは治療 室 の雰 囲気 といっ た

環境 的要 素 まで も自己に対 す る脅 か しと受 け と り,か

つ個体 の持つ 自己保 存本 能 の働 きに よって 自己に 向け

られ る危機 をで き るだけ避 け る とい う反応行 動 か ら,

歯科 施術 に対 して漫然 と した未分 化 な情動 反応 を もつ

に至 るこ とが考 え られ る と報 告 して い る。 この 自己に

向 け られ た脅 か しに対す る漫 然 とした未分化 な情動 反

応 こそMay45)の 指 摘 す る不 安 で あ り,こ の場 合 は と く

に痛 み を伴 う,あ るいは痛 み を連 想 させ る歯科施 術 に

対 す る不安 反応 ない しは恐怖 反応 につ なが るもの であ

る と思 われ た。内田46)は,臨 床 的 に身体 レベ ル で疼 痛 が

発 現 した場合,必 ずそ れに寄 り添 うご と く人間 心理 が

関 わ りを もって来 る こ と(Psycological overlay)も ま

―166―

三叉神経電気刺激によるERPに 関する研究

た事 実存 在 す る と報告 してい る。

本研 究 で は痛 み刺激 対 して感受 性 の高 い群 と低 い群

の 間で,痛 みそ の ものの指標 であ るp-LPCと 痛 み に

対 す る心 因性 要素 を も含 まれ たP300に つ い て検 討 を

加 えた。結 果的 にP300は 痛 み に対す る恐 れ予期 不安 を

測 る一つ の有 力 な指標 とな り得 るので はな いか と予 測

で きた。いいか えれ ばP300は 測 定 も容 易 な こ とか ら歯

科 口腔外 科手 術 の術前 検査 と して,患 者 の生体 反 応 を

把握 す るうえ での有効 な一 手段 とな るこ とが示 唆 され

た。

V. 結 語

健 常成 人 男性被 験 者11名 を対 象 として,口 唇 に強弱

電気 刺 激 を加 えて事象 関連 電位(ERP)の 測 定 を行 い,

主観 的疼 痛 感覚 に対 す る標 的刺 激波 形成 分 と標準 刺激

波 形成分 との関 係 を定 量 的 に分 析 す る こ とを試 み,次

の よ うな結 論 を得 た。

1) 標的 刺激 波形 に おい ては疼 痛刺 激 に対 す る高感

受 性群,低 感受性 群 と もFz,Pz導 出 の両波 形 にN100,

P300,標 準 刺激 波形 に おい ては高感 受性 群,低 感 受性

群 ともFz,Pz導 出の両 波 形 にN100,P250の 共 通 した

波形成 分 が認 め られ た。標 的刺 激波 形 におけ るP300成

分 は事 象 関連 電位(ERP)成 分 で あった。 標準 刺激 波

形 のP250成 分 は痛 み関連 電位(pain-related late posi-

tive component)で あ った。

2) 標 的刺 激 波形 のP300潜 時 はFz,Pz両 導 出 とも

高感 受性群,低 感 受性群 問で有 意差 は認 め られ なか っ

たが,N100-P300振 幅 はFz,Pz両 導 出 と も高感受 性

群 の方 が低感 受性 群 よ りもt検 定 で有意 な振 幅 増大 を

示 した(p<0.05)。

3) 標 準刺 激波 形のP250潜 時 はFz,Pz両 導 出 と も

高 感受性 群,低 感受性 群 で有 意差 は認 め られ なか った

が,N100-P250振 幅 はFz導 出 では高感 受性 群 の方が

低 感 受 性群 よ り もt検 定 で有 意 な振 幅 増 大 を示 した

(p<0.05)。Pz導 出 ではt検 定 で有 意差 は認 め られ な

か った ものの 高感受 性群 の方 が振 幅 の増大傾 向 を示 し

た(p<0.1)。

4) N100-P300振 幅 は痛み に対 す る恐れ,予 期 不安

を客 観 的 に定 量 し得 る可 能 性 が あ る こ とが 示 唆 され

た。

なお,本 研 究 の要 旨の一 部 は第9回 日本 歯科 心 身医

学会 学術 大会(1994年7月,東 京),第10回 日本 ス トレ

ス学 会(1994年11月,東 京)に お いて発 表 した。

稿を終えるに臨み,終 始ご懇篤なるご指導とこ校閲

を賜 りました恩師内田安信教授に深甚なる感謝の意を

捧げます。また,種 々ご指導をいただきました千葉博

茂教授に深謝いたします。さらに,本 研究の遂行にあ

たり直接のご指導とご教示をいただきました笹尾吉伸

講師ならびに松崎俊哉講師に心より感謝申し上げま

す。なお,本 研究の実施,遂 行にあたりご協力下さい

ました教室員諸氏,お よび株式会社日本光電工業に対

して謝意を表します。

最後に終始激励を惜 しまなかった父母に感謝しま

す。

文 献

1) 内 田安 信: 患 者 の心 理. 初版, デ ンタル ダイ

ヤ モン ド社, 東 京, 80～135頁, 1986.

2) 下 河内 稔, 他: 誘 発 電位委 員会 報告- 誘発

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