低周波正弦磁場が誘発するヒトの磁気燐光感知の閾値とメカニズム

2024-06-04 Tue
インダクタンスリン光感知の閾値とメカニズム背景紹介電磁場（Magnetic Field、以下MF）が人間の身体に及ぼす影響は、常に科学研究のホットトピックです。極低周波磁場（Extremely Low-Frequency Magnetic Field、以下ELF-MF）は日常生活に広く存在し、その主な発生源は電力線（50/60 Hz）や家庭電化製品です。これらの磁場は体内で電場と電流を誘起し、脳機能を調整する可能性があります。特定の現象——電磁リン光（Magnetophosphene）は、磁場によって誘発される瞬間的な視覚感知であり、国際的な電磁場暴露ガイドラインの一つの基礎となっています。
電磁リン光現象は1896年にフランスの医師Jacques-Arsène d’Arsonvalによって初めて観察され、その後いくつかの小規模な非反復的な研究で確認されました。しかし、近数十年間では電磁リン光に関する研究が相対的に少なく、特に家庭周波数（50 Hzおよび60 Hz）における実験データは依然として不足しており、リン光感知の閾値に関する認識が不確定である上、具体的な作用部位（視網膜上または視覚皮質上）に対する議論も未解決のままです。
研究者と出典この記事はAlexandre Legros、Janita Nissi、Ilkka Laakso、Joan Duprez、Robert KavetおよびJulien Modoloらによって執筆されました。研究チームはLawson Health Research Institute、Western University、Aalto University、Kavet Consulting LLCおよびUniv RennesとINSERMなどの機関から成り、2024年5月11日の《Brain Stimulation》誌に掲載されました。
研究の手順と方法研究では、経頭蓋交番磁刺激（Transcranial Alternating Magnetic Stimulation、以下TAMS）という刺激方式を用いました。この方法は、体内に交番電流刺激（TACS）に類似した正弦電場を送ります。この方法を用いて、81名のボランティアのさまざまな磁場強度と周波数（20 Hz、50 Hz、60 Hzおよび100 Hz）下の磁リン光感知を定量化しました。
研究の具体的な手順と方法実験対象と排除基準：
合計81名の健康なボランティアを募り、
眼または視網膜問題、閉所恐怖症、頭部外傷、神経系および心血管疾患、ならびに首部以上に金属装置またはインプラント刺激器を持つボランティアを排除しました。
磁場暴露システム：
MRIグラデーションアンプを使用してコイルシステムに電力を供給し、一方は局所暴露（視網膜と後頭部）用、もう一方は全頭部暴露用に使用しました。
システムは20から100 Hzの周波数範囲で最大50 mTの磁束密度を生成できます。
MRIグラデーションアンプとコイルシステム：
MTS 0106475 MRIグラデーションアンプ（Horsham PA、現在はPerformance Control Inc. 所属）を採用。
コイルシステムは中空銅線で構成され、水冷技術によって冷却され、”湿巻き法”で製作され隙間なく密に巻かれています。
眼部と後頭部の局所暴露：
単一の176ターンコイルを使用。視網膜暴露（RET）ではコイル中心が眼球外側接線となり、後頭部暴露（OCC）ではコイル中心が頭部の背後となります。
全頭部暴露：
99ターンのコイル一対で構成され、亜ヘルムホルツ配列に似た配置を使用し、コイル間距離は20.6cm。電動プラットフォーム上に設置され、参加者と接触しないようにしています。
実験手順：
ボランティアは0から50 mT（5 mTのステップ増加）の磁場に5秒間ずつ暴露され、5秒間の間隔を置いて合計5回の試験を実施。ボタンを押し磁場を感知したかどうかを記録。
暴露反応解析：
各周波数での感知反応を混合ロジスティック回帰モデルで解析し、二元（はい/いいえ）データを磁場強度変化曲線にフィットさせました。
線量測定解析：
有限要素法を用いて14個の人体頭部モデルの誘導電場と電流密度を計算。
研究結果研究結果は図1に示されます。異なる周波数と暴露モード下でのロジスティック回帰曲線が示されており、表1には回帰係数の値とその統計的有意性が記されています。この結果により、視網膜と後頭部での暴露モードにおいて全ての周波数で感知閾値の統計的有意性が確認されました。一方、後頭部暴露モードでは60 Hzと100 Hzのみで有意でした。磁リン光感知が認識されると、全参加者（81人）が報告したリン光は色のない「白色」の光点であり、リン光感知が視網膜の杆状体細胞から発生していることを示唆しています。
結論と意義研究の結論研究結果は、TAMSが頭皮感知を引き起こさずにTACSよりも信頼性の高い磁リン光感知を誘発することを示します。周波数に基づいた感知確率は二元ロジスティック回帰によって定量化できます。結果は誘導電流密度と視網膜杆状体細胞の相互作用を支持しています。
科学的および応用的価値この研究は国際安全ガイドラインに直接影響を与え、ELF-MF暴露下の感知閾値の確立に役立つだけでなく、視網膜疾患の鑑別診断と神経調制療法に新たな可能性を提供します。
研究のハイライト新規のTAMS方法は頭皮感知がなく、従来のTACSよりも優れています。
研究は20 Hzから100 Hzの周波数範囲における人体磁リン光感知閾値データを初めて提供しました。
線量測定解析により、リン光感知の感知器が視網膜杆状体細胞に位置していることを強く示唆しています。
その他の価値ある情報この研究で使用されたMF暴露システムは独自の技術革新を備え、従来の実験システムよりも高い磁束密度レベルの生成が可能であり、実用性の点でも優れています。