健康な加齢のための神経筋電気刺激と行動観察 (PRIN2022)

目的 本研究の目的は、健康な高齢者を対象に、上肢に対する自己管理型・在宅介入（NMESとAOの組み合わせ）が筋力と固有受容能力に及ぼす効果を検証することである。 これは、動作観察-神経筋電気刺激（AO-NMES）を、単独で実施する動作観察（AO）および神経筋電気刺激（NMES）と比較することで行われる。仮説としては、AO-NMESが他の介入よりも高い改善をもたらすというものである。 このアプローチは、加齢集団における神経筋機能と感覚運動制御を維持または改善するための、安全でアクセスしやすく費用対効果の高い方法となりうる。 さらに、上肢機能を維持することにより、この介入は高齢者が機能的自治を保持し、障害リスクを低減し、全体的な生活の質と幸福感を向上させる一助となる可能性がある。

方法

1. 参加者 ジェノバ大学の「UniGeSenior」プログラムに登録されている学生から、自発的に参加者を募集する。 参加基準は、自発的な参加、年齢65歳から85歳、男女両方、運動習慣がないことである。 除外基準には、神経学的または精神医学的障害、過去6ヶ月以内の骨折、整形外科的または筋骨格系の障害、管理されていない高血圧、定期的なレジスタンストレーニング（週に少なくとも1回）、競技スポーツへの参加が含まれる。

2. 研究デザイン これは無作為化二重盲検対照実験試験となる。 本研究はClinicalTrials.govに登録される。 介入期間は4週間で、週3回のセッションが自宅で実施される。 介入は割り当てられたグループに応じて異なり、すべての介入は以下のグループ間で並行して実施される：AO群、NMES群、AO-NMES群。 割り当ては、ExcelのRAND()関数を使用して行う。この関数は乱数を生成し、それを用いて被験者を均等にソート・割り当てる。 各セッション中、治療は30分間続き、視覚課題が実施される10分間のウォームアップフェーズと、20分間の運動フェーズを含む。

   介入期間の前（PRE）と後（POST）に、参加者はさまざまな種類の評価を実施する（評価セクション参照）。

3. 介入 3.1. 視覚刺激

   参加者に提示される刺激は、グループによって変化する。 AO群では、参加者は女性または男性が上肢を用いて行う、かなりの力の発揮を必要とするさまざまな手段的日常生活活動（IADL）を示すビデオを視聴する。 IADLには、個人が以下の課題を実行することが含まれる：

   • 椅子に座って箱を前後に動かす
   • 直立した状態で箱を台に持ち上げる、または台から下ろす
   • 直立した状態で箱を棚に置く、または棚から取り外す
   • 椅子に座って箱を左右に動かす
   • 直立した状態でショッパーを左右に動かす
   • 直立した状態でショッパーを棚に置く、または棚から下ろす
   • 直立したままショッパーを持つ AO-NMES群にも同じAO課題が提示される。 NMES群の参加者は、変化する風景を観察する。 視覚刺激は、参加者に提供されるタブレット（Smartpad 9 Mediacom, Datamatic S.p.A, Milano, Italy）を通じて実施される。

   3.2. NMESパラメータ 介入初日に、参加者はNMES医療機器（I-TECH PHYSIO, IACER srl, Scorzè, Venice, Italy）を受け取り、スポーツ科学に精通した研究者から使用方法について指導を受ける。

   ウォームアップフェーズ中、NMESは周波数50 Hz、パルス持続時間400 μs、強度は運動閾値に設定される。 運動フェーズ中、AO群の参加者は感覚閾値で実施されるNMES偽治療（f=5Hz, t=100 μs）を受け、これは筋力を増加させるのに効果がないことが知られている。 NMES群およびAO-NMES群では、運動フェーズは機能閾値（完全な腕の屈曲に必要な最小強度）または最大許容強度（f=100Hz, t=400 μs）で実施される。

4. 評価 実験的評価には、筋力評価、重量判断課題、およびAO課題中の重量弁別が含まれる。 これらは同じ日に実施され、各評価の間に適切な休息期間が設けられる。 PRE評価の1週間前、慣らしセッションで、参加者は筋力評価を実施する。高齢者には慣らしが推奨される。

評価は、スポーツ科学の専門知識を持つ2名の研究者によって実施され、彼らは参加者が受けた介入の種類について盲検化される。 可能性のある有害事象は、実験期間中の参加者からの自発的報告に基づいて非体系的に記録される。

4.1. 筋力評価 このテストの目的は、3つの介入が筋力とパワーを増加させる効果を評価することである。

参加者の握力（kg）は、KERN MAP握力計（KERN & SOHN GmbH）で評価される。 参加者は立位で、肩は内転、肘は伸展、前腕と手首は中立位でテストを実行する。 彼らはダイナモメーターを最大強度で握るよう求められる。 3回の繰り返しから得られた平均値が、右手および左手の握力を評価するために考慮される。 左右の握力の平均値が、握力のアウトカムパラメータとして考慮される。

慣らしセッション中、参加者は等尺性カールとベンチプレステストに慣れる。 最初のテストに関して、参加者は10回のサブマキシマル繰り返しと3回のマキシマル繰り返しを実行する。 2番目のテストに関して、彼らはサブマキシマル負荷でのベンチプレスの8〜10回の繰り返しを2セット行い、その後、空のバーを用いた最大速度での2回の繰り返しを2セット行う。

評価中、上腕二頭筋の最大等尺性力（MIF, N）の評価は、参加者に肘屈曲を実行させるよう求めて、Chronojump力センサー（Chronojump, Barcelona, Spain）を使用して実施される。 参加者は座位から評価され、両手を回外位でバーを持ち、肘角度は約90°とする。 バーは静的なロープで力センサーに接続される。 この動作は3回実行され、各繰り返しの間に1分間の休憩が設けられる。 参加者は、少なくとも2秒間収縮を維持するために可能な限り強く引くように指示され、口頭での励ましが与えられる。 最高のMIF値を示した試行が有効とみなされる。 評価前に、知覚最大力の40-60%の負荷での5回の繰り返し1セットからなるウォームアップフェーズが実施される。

ベンチプレステストは、力-速度関係を評価し、最大パワーを推定するために実行される。 このテストの前には、スミスマシンでの10回の繰り返し2セットからなるウォームアップが行われる。 従来のベンチプレス実行中、参加者はバーを胸で2秒間停止させ、その後、肘が完全に伸展するまで可能な限り速くバーを押し上げる。 初期負荷は、男性は16kg、女性は12kgに設定される。 負荷は常に増加し、3〜4セットを実行する。これは最大パワーの適切な推定を得るために必要なセット数であり、最後のセットの実行速度は0.3 m・s⁻¹未満とする。各セット間には3分間の休息が設けられる。 このテスト中、直線位置センサー（Chronojump, Barcelona, Spain）が使用される。 一端はバーの左側に取り付けられ、もう一端は床に固定される。 最大パワー（MP）はChronojumpソフトウェアで抽出される。

4.2. 重量判断課題 この評価の目的は、日常生活の文脈で物体の知覚される重さをテストすることであり、仮説としてはAO-NMES治療が固有受容能力にプラスの効果をもたらすというものである。 ポイント重量判断課題が実施される。 参加者は、箱の重量をキログラムで判断するよう指示される。 1キロの箱が課題の慣らしに使用される。 参加者は、目の前のテーブル上（取っ手は腰の高さに揃えて配置）に置かれた箱を、腕の屈曲を用いて約45°の屈曲が達成されるまで持ち上げる。 重量判断課題で使用される箱は、鋳鉄ディスクで満たされ、動きを防ぐために固定され、重量は4 kg、7 kg、10 kgに達する。 参加者には重量や異なる重量の数について情報は与えられない。 各箱は5回持ち上げられる。 参加者が報告した重量の平均値と変動係数が、実重量と知覚重量の絶対差として計算される推定誤差とともに、アウトカムパラメータとして考慮される。

4.3. AO課題中の重量弁別 このテストの目的は、動作観察課題中に他者が動かす物体の重量を弁別する参加者の能力を評価することである。 仮説は、筋力と重さの知覚の両方を改善することにより、この強化された能力が運動共鳴メカニズムに転移し、それによって参加者が他者が動かす物体の重量を正確に評価するのを助けるというものである。 重量弁別ビデオ課題は、当グループの以前の論文で説明されている。 簡単に言うと、参加者はビデオに表示される2つの連続した動作で動かされる2つの箱の重量を弁別し、どちらが最も重い箱かを示さなければならない。 1つのビデオは参照として使用される。 このビデオの箱の中の重量は7 kgである。 もう1つのビデオでは、箱の中の重量は0から15 kgまで変化する。 試行回数は112回（7つの箱の重量に対してそれぞれ16回の繰り返し）である。 心理測定関数から得られる弁別閾（JND）が、アウトカムパラメータとなる。

4.4. プロトコル遵守の監視 参加者のプロトコル遵守を監視するために、研究者は各介入週の終わりに各参加者に電話をかけ、その週に計画されたすべてのセッションが完了したかどうかを尋ねる。 報告された完了セッション数は、データ解釈を支援するために記録される。