「マイクロニューログラム」の版間の差分

マイクロニューログラムとは、タングステンなどの金属微小電極をヒト末梢神経内に刺入し、単一あるいは複合神経線維の発射活動を記録する電気生理学的手法である（Vallbo et al, 1979; Johansson and Vallbo, 1983; Mano, 1999）。この手法は、ヒトにおける求心性および遠心性の単一神経発射活動を測定できる唯一の方法であり、一般的に1.各種感覚受容器からの求心性神経活動（筋や皮膚および関節受容器由来の発射活動等）や2. 筋および皮膚支配の交感神経節後遠心性線維の活動を導出することが可能である。またこの方法は、神経発射活動の記録ばかりでなく、各種神経束の種類を同定したのち、記録電極を刺激電極に切り替えて電気刺激を行う、微小神経刺激法（マイクロスティムレーション法）による知覚研究（Vallbo, 1981）や、単一発射活動の脊髄反射誘発に関わる研究等にも利用されている（Gandevia et al., 1986; McNulty and Macefield, 2001）。

1.記録方法

マイクロニューログラムに用いる金属微小電極は、直径約200μm、先端直径は1-15μmであり、先端から5-15μm以外をエポキシ樹脂で絶縁コーティングしたものを使う。通常、神経発射活動は、タングステン製の電極を用い（記録電極）、その近傍に設置する基準電極（皮膚表面に貼付する場合と皮膚下に刺入する場合とがある）との電位差を生体アンプで増幅し、記録する。記録電極は、末梢神経内に無麻酔で、皮膚上から微小電極を刺入し、神経線維の発射活動を得る。電極の刺入位置は、あらかじめ、ターゲットとなる神経束に経皮的に電気刺激を行うことにより探査する。この方法により、被験者が1. 明確に当該神経束の支配領域に拡散する感覚を生起していること、や2. 支配筋に単縮張力および誘発筋電図（M波およびH反射）が最も低い刺激強度で誘発できる部位を確認し、刺入ポイントを決定する。記録電極については、同心型双極電極を用いる場合もある（Hallin and Wiesenfield, 1981）。得られる神経発射活動は、その振幅が非常に小さく（最大40μV程度；Vallbo and Hagbarth 1968）、生体アンプは低雑音・高入力インピーダンス用のものを用いるとよい。

2.各種神経活動の同定方法とその特徴

筋由来の求心性神経線維の同定方法として、まず、１．皮膚の摩擦や触覚刺激によって発射活動が生じず、腱や筋腹の叩打、筋の受動伸展および等尺性筋収縮によって神経発射活動が生じること、さらに2. 神経束内の微小電気刺激によって皮膚への感覚が惹起されないこと、3. 心拍等の活動と同期した律動性のバースト様活動ではないこと、などを確認する必要がある（Vallbo et al., 1979）。つまりこの場合、記録している神経活動が、筋伸張や随意運動による筋収縮に対して感度が高く、皮膚受容器由来や交感神経由来の活動である可能性を棄却することが重要となる。これら３つの同定基準を用いることにより、筋に由来したいくつかの求心性感覚神経、例えば、1. 筋紡錘に由来する神経活動と2. ゴルジ腱器官に由来する活動にその候補を絞ることができる（Vallbo et al., 1979）。その後、神経束内の微小電気刺激（McKeon and Burke, 1980）や皮膚上からの神経電気刺激（Edin and Vallbo, 1987；最大上電気刺激）による筋単収縮力の位相（収縮相および弛緩相）とその発射活動動態から、さらにゴルジ腱器官と筋紡錘由来の活動の分類が可能である。

C.皮膚に由来した求心性神経活動

皮膚由来の感覚に関わる求心性神経線維の場合、皮膚表面に圧を加え（フォンフレイの毛や先の尖っていないプローブ等）、皮膚の変形刺激に対する発射応答と順応の様子を観察すると、遅順応型（SA）と速順応型（FA）の活動を同定することが可能である（Johansson and Vallbo, 1983）。例えば、矩形波状に刺激が加わった場合、FAは刺激のオンとオフのタイミングにしかその発火活動が生じず、SAは圧刺激中持続的にその発火活動が生じる。この２つのタイプは、さらに、受容野（単一神経活動が機械刺激によって反応しうる皮膚領域）の大きさとその境界の明瞭さ、持続的発火活動の規則性などの違いによって、I型（FAI、SAI）とII型（FAII、SAII）に分類できるといわれている（Johansson and Vallbo, 1983）。FAI,およびSAIは受容野が小さく、その境界についても明瞭である。しかしながら、FAIIおよびSAIIでは受容野が広く、その境界も不明瞭である。この理由の一つとして、II型は、その受容器が皮下深部に分布し、I型は皮膚表層に分布していることにあると考えられている。これらの活動は、動物実験等で形態学的に同定されたマイスナー小体（FA I）、メルケル盤(SA I)、パチニ小体 (FA IIまたPCと分類される)、ルフィニ終末（SAII）等に当てはまる (Iggo and Andres, 1982; 岩村, 1998)。例えば皮膚表面に物体が触れたとき、上述した数種の触覚受容器由来の神経活動が、同期または非同期的に起こり、それが符号化され、脳に伝達することにより物体の形状等を知覚することができると考えられる。

単一神経線維活動がどのような知覚を生み出すのかいう問いに対して、神経線維の種類を同定後、刺激電極に切り替えて電気刺激（微小神経刺激）し、被験者からどのような感覚が生起したのかについて調べることも可能である。今までの報告では、速順応型のFAIおよびII型は“振動”のような感覚を生起させ、遅順応型のSAI型は持続的な“圧力”が加わる感覚を生み出すことが知られている（Vallbo et al., 1984; Macefiled et al.,1990）。また、物体を持っているときの不意なスリップ時には、知覚が引き起こされる前に、反射反応が生じ、物体を握りなおす修正反応が起こる。これには、速順応型の神経活動（FAI型）が重要であることが知られており、スリップから約70から100ミリ秒に反射性の筋活動が生じ、その後の随意活動ともに修正反応に貢献していることが報告されている（Johanson and Westling, 1987; Macefield et al., 1996）。興味深いことに、皮膚受容器は、自然刺激（皮膚表面などを擦る等）による単一神経線維の活動（FAI, IIおよびSAI型）でも強い反射応答を筋電図上に誘発するが（McNulty and Macefield, 2001）、筋由来の単一神経活動では反射性反応はほとんど誘発されない（Gandevia et al., 1985）。しかしながら、神経束への電気刺激（Ia群線維を標的とした運動閾値の0.7-0.8倍程度の刺激強度）では、強い単シナプス性の伸張反射（Hoffmann 反射）が誘発される。これらのことを総合的に考えると、近由来の複数のIa線維の活動は同期して発生し、その斉射（Volley）が運動ニューロンに入力したとき、伸張反射が強く誘発されると考えられる。

交感神経節後遠心性の神経線維の場合、筋および皮膚交感神経活動がその対象となるが、前者の場合、各種循環器系パラメータとの関係、後者の場合、皮膚血管と汗腺を支配する血管収縮神経と発汗運動神経活動を反映するパラメータとの関連によって同定可能である(Vallbo et al., 2004; Mano et al., 1999)。

A.筋交感神経活動

マイクロニューログラムで記録される筋交感神経活動は、主に脈拍に同期する律動性の自発活動がその特徴である。血圧との関係性についても明確になっており、血圧値の上昇による抑制、下降により促通する。筋交感神経束の伝導速度は約1メートル/秒であるが、マイクロニューログラムを使った同一神経の2点同時記録法によってもそれに近似した値を記録している（Vallbo, 1979; Mano et al., 1999; 岩瀬, 2009）。また、臨床応用として、交感神経活動の更新が著しい循環器疾患への応用と、その神経機序の解明に関する研究が行われている（Mano et al., 1999; 麻野井,2009）。

B.皮膚交感神経活動

皮膚交感神経活動は、バースト状の不規則な自発性活動後、皮膚血管の収縮または発汗を伴い、精神的[[ストレス]]や音、痛み、電気刺激により一定の潜時を持って誘発されることが特徴であるとされている（Mano et al., 1999）。また、皮膚交感神経活動の臨床応用として、岩瀬（2009）は、無汗症や多汗症の病態生理の解明と診断、さらには血管関連疾患、例えば異常血管収縮が手足の冷感、疼痛をきたす疾患等（Raynaud病やBuerger病）の神経ブロックや交感神経切除の効果判定等に有用であると述べている。