Research press release

健康:電気刺激を加えることで疲労を軽減する携帯デバイス

Communications Biology

Health: Hand-held device could reduce fatigue through electrical stimulation

頸部の皮膚から迷走神経に電流を流す携帯デバイスが、断眠させた人の疲労を軽減し、マルチタスク能力を向上させるために役立つ可能性のあることを報告する論文が、Communications Biology に掲載される。迷走神経は、気分や幸福感と関連していることがこれまでの研究によって明らかになっており、脳と消化器系と数種類の重要器官の間で信号を伝達する役割を果たしている。

疲労は、反応が遅くなったり注意が散漫になったりすることで事故やミスを起こすリスクを増大させ、医療、交通機関、軍隊などに関係する専門職にとって深刻な問題となり得る。電流を使って迷走神経を刺激すると、記憶と学習が向上することが、これまでの研究で示されている。今回、Lindsey McIntireたちの研究チームは、皮膚に電流を流して片頭痛や頭痛を治療するために承認を受けた市販の装置を使用し、迷走神経を刺激して疲労を軽減できるかを検証した。今回の研究では、40人の現役の米国空軍兵士を34時間断眠させて、9つの時点で、注意力を集中させる能力とマルチタスク能力の検査が行われた。12時間断眠した被験者の一部に刺激装置を適用して頸部に6分間電流を流し、残りの被験者には、電流を流さないプラセボ装置を適用した。

McIntireたちは、迷走神経刺激を受けた被験者の方が、集中力とマルチタスク能力を検証する課題の成績が優秀で、プラセボ刺激を受けた患者よりも疲労が少なく、エネルギッシュだったことを明らかにした。これらの効果は、刺激後12時間でピークに達し、注意力の向上は最長19時間持続した。以上の知見は、携帯デバイスによる迷走神経刺激が、カフェインや他の神経刺激剤より副作用が少なく、睡眠不足の負の影響のいくつかを軽減できる使いやすく安全な方法となる可能性を示唆している。ただし、この方法を睡眠不足の治療法として広く実施できるかを検証するためには、さらなる研究が必要である。

A hand-held device could help reduce fatigue and improve multi-tasking abilities in sleep-deprived individuals by passing an electrical current to the vagus nerve through the skin of the neck, according to a paper published in Communications Biology. The vagus nerve has previously been associated with mood and wellbeing, and passes signals between the brain, digestive system, and several key organs.

Fatigue can increase the risk of accidents and mistakes by causing slower reaction times or lapses in attention, making it a serious problem for professions such as medicine, transportation, and the military. Stimulation of the vagus nerve using an electric current has been previously shown to improve memory and learning. Lindsey McIntire and colleagues tested whether a commercially available device previously approved to treat migraines and headaches by delivering an electric current through the skin, could be used to reduce fatigue by vagus nerve stimulation. 40 active-duty United States Air Force personnel stayed awake for 34 hours and were tested for their ability to stay alert and multi-task at nine time points. After volunteers had been awake for 12 hours, the researchers applied either the stimulation device or a placebo device that did not deliver an electric current to the necks of the volunteers for six minutes.

The authors found that those who received vagus nerve stimulation performed better at tasks testing focus and multi-tasking abilities. They also reported less fatigue and higher energy than those who received placebo stimulation. These effects peaked at 12 hours after stimulation, with improvements in alertness lasting for up to 19 hours. The findings suggest that vagus nerve stimulation via a hand-held device could be an easy-to-use, safe method of reducing some of the negative effects of sleep deprivation, with fewer side-effects than caffeine and other chemical stimulants. However, further research is needed to test whether it could be widely implemented as a treatment for sleep deprivation.

doi: 10.1038/s42003-021-02145-7

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