【2022年版】脳卒中後の運動学習に大切な覚醒/注意障害/睡眠障害のコントロールとリハビリテーション戦略　

 

NIHSS評価は↓↓↓

 

覚醒とは目覚めのこと

 

意識レベルを理解するうえで重要なことは覚醒について理解することです。

 

覚醒とは、簡単に言えば、目が覚めているか、警戒しているか、疲れているか? ということです。 これは、注意力と集中力を支える土台になります。

つまり覚醒をコントロールできるようになれば、意識的/無意識的に学ぶリハビリテーションにおける運動学習の効率を高めます。

 

 

個人の覚醒レベルに影響を与えるものは数多くあります。 これには、環境からの感覚的な入力や自分の身体からの感覚入力も含まれます。

 

この記事では、次のことを学びます。

 

 

これを学ぶことで、注意障害など高次脳機能障害から睡眠障害など低次な脳障害までの基本理解と対策ができるようになります。

 

また、覚醒は網様体脊髄路と関連性が深いです。詳細は↓↓↓

 

覚醒とは？

 

覚醒とは、目を覚ましている状態や集中している状態、あるいは疲れの度合いを表す言葉です。普段の生活の中で、覚醒度は常に変化しているものであり、自分自身が1日を通して覚醒レベルを調整し、課題や環境に合わせた状態を作り出す必要があります。

 

覚醒を階段に例えて考えてみましょう。一番下には深い睡眠があり、一番上には強い警戒心や興奮状態、ストレス状態があります。そして、その中間には最適な覚醒状態があります。覚醒度が高すぎたり低すぎたりすると、運動学習や日常生活での失敗が増える可能性があります。

 

脳卒中当事者でも一見意識がはっきりしているようで運動や課題が増えると不注意が目立ったり、覚醒が下がる方もいます。

 

覚醒の段階は、青、黄、赤の順に変化し、下は深い眠り、上はストレスの状態になります。

 

 

 

覚醒と環境×課題のマッチング

 

覚醒を考えるとき、あらゆる状況に対応できる完璧な覚醒レベルは存在しないことに注意することが重要です。

 

例えば、図書館や映画館などの場合は、静かに振る舞うことが求められる環境があります。一方、スポーツの試合や遊び場では、参加者が大きな声を出して楽しむことが期待される環境があります。それぞれの場所や環境には、異なる期待や要求が存在するのです。

 

また、タスクによって要求される覚醒のレベルも異なります。 例えば、赤ちゃんを寝かしつける場合、自分の覚醒レベルを下げ、子守唄を歌うようにします。一方、 リハビリにおける歩行練習では、集中力を維持し、訓練のスピードについて行くために、覚醒レベルをより高くする必要があります。

 

1日、1週間、1ヶ月を通して、すべての人は、環境や課題に合わせて覚醒レベルを調整する必要があります。 脳卒中当事者の方で、この調整が他の人よりも難しいと感じることがあります。 そのような人は、最適な覚醒に到達するために、より多くのサポートが必要かもしれません。

 

以前動画にも出しましたが、意識が高いレベルを常に維持し続けると、疲れがどっと来ることがあります。朝起きられなくなるなど重要な身体のサインが出始めたら要注意です。

 

 

 

 

 

 

最適な覚醒は？

 

 

最適な覚醒とは、環境や活動に適した覚醒のレベルです。 夜間、最適覚醒は睡眠を促すのに十分な低さです。

一方、リハの時間での最適な覚醒は、脳卒中当事者がリハビリに集中して参加できるときです。 遊び場やパーティーでは、動きが多く、通常は興奮状態にあるため、最適な覚醒度はもう少し高くなるのが普通です。

 

●覚醒と感覚処理
感覚処理に問題を抱える当事者は、覚醒の調節がより困難です。夜間に眠れないなど睡眠の問題を抱える方もいます。

 

●感受性
感覚過敏な当事者にとって訓練室からの感覚入力は、覚醒を増加させます。 これには、訓練室の騒音、療法士の声掛け、リハビリ時の物品の感触、日中過ごす病院や自宅の日常的な入力が含まれます。

また、複数の感覚入力によって、すぐに圧倒されたり、過負荷になったりすることもあります。 その結果、拒否したり、避けたり、黙ったり、落ち込んだりする行動に出ることがよくあります。車いすに長く座ることができず、急に漕ぎ出そうとしたり、音を立てる方もいます。

 

●感覚の探索を過剰に求める
前頭葉損傷の方の場合、何かものを探索したり、刺激を探索するひともいます。転倒リスクがあるにもかかわらず 動いたり、音を出したり、物に触れたりします。 

ある感覚を求めているように見える場合でも、実際には別の感覚を調節するためにその感覚入力を利用していることがあります。例えば、周囲の音をかき消すために音を出す人もいます。また、気持ちを落ち着かせるために机をたたいたり、独り言を言ったりすることもあります。

 

●反応の遅さ
入力の処理に時間がかかる脳卒中当事者の方は、より受動的になる傾向があります。 感覚的な入力を認識するためにさらに時間が必要です。

感覚入力を認識するには、より強い刺激が必要な場合があります。リハビリテーションにおいては、コミュニケーションに注意し、相手の自発的な反応を待つことや、興味を引く課題を設定することが重要です。また、声のトーンや立位や歩行場面などで覚醒レベルを高めることにより、反応が高まる場合もあります。

 

上記のように当事者の覚醒や注意の問題に合わせて、療法士はリハビリの難易度、時間、タイミング、病棟の過ごし方、医療職との連携が重要になります。

 

 

 

 

覚醒に影響を与えるものは何？

 

 

覚醒レベルに影響を与えるものはたくさんあります。これを学ぶことで対策を立てられる可能性が増えます。

 

●身体感覚
空腹、病気、痛みなどがこれにあたります。 お腹が空いていると、参加するのも集中力を保つのも大変です。 頭痛がするときも、同じように集中できません。 麻痺した感覚への気づきにくさ、固まった筋肉、運動実行の不足も感覚情報が乏しくなります。

 

●睡眠
睡眠時間も覚醒度に影響します。 疲れているときは、覚醒度が低くなることが多いです。 しかし、疲れているときにストレスで覚醒度が上がることもあります。以前動画でポジショニングについて解説しました。眠れない患者さんに対して薬や１日のスケジュール調整以外にポジショニング対策も重要になります。

●ストレス要因
既存のストレス要因は、覚醒度にも影響を与えます。例えば、受験を控えている人や病気の子供を看病している親は、高い覚醒レベルになる傾向があります。また、自身の身体の回復や職場復帰などの不安や焦りも、悪影響を及ぼす可能性があります。

 

●累積的な感覚

覚えておきたいのは、覚醒は時間とともに蓄積されるということです。 つまり、過敏な方は、短時間であれば感覚入力に対処できるかもしれませんが、時間が経つにつれて覚醒度が上がっていきます。

 

ある人は、作業療法で何か一つの課題(料理や手芸など)を作るような1つの状況においては、なんとか自分を保つことができるかもしれません。しかし、その後、興奮を抑えるために時間と空間を与えられなければ、鬱につながる可能性があります。

 

一方、感覚入力の処理速度が遅い人は、他の人と比べて覚醒度が上がるのに時間がかかるため、リハビリの介入時間以外の病棟との連携が大切になります。

 

↑↑↑ STROKE LAB代表 金子も日本全国作業療法学会 で「急性期における２４時間マネージメントの実践」として覚醒や疲労をコントロールするための病棟マネジメント介入を発表させていただきました。個々に合わせた介入が覚醒の過敏な方、低い方の回復促進につながります。(※個人情報保護のためぼかしを入れています)

 

 

●環境からの期待
それぞれの環境には、期待される覚醒度が存在します。 図書館、スポーツ・スタジアム、スタッフ・ミーティング、音楽会、劇場などを比較すると、それぞれに「期待される」覚醒レベルがあります。リハビリの場合、家族の付き添いや職場内も覚醒レベルが変わりやすいです。

 

 

●感覚入力
それぞれの環境には、独自の感覚入力があります。これらは個人の覚醒に影響を与えます。 スポーツのスタジアムに圧倒される人もいれば、そのエネルギーと騒音が好きな人もいます。

 

●課題
課題やアクティビティが覚醒に影響を与えます。 簡単な作業や慣れ親しんだ作業であれば、冷静さを保てる可能性があります。 しかし、より困難な作業や不慣れな作業であれば、覚醒が高まる可能性があります。

例えば、試験は、状況によってストレスレベルや覚醒度が高まり、それが成績に影響する人もいます。リハビリでも評価でストップウォッチや点数を図る場面だと覚醒や緊張状態が高まる方も多いです。

 

●トラウマ
最後に、その人が経験したトラウマについて考えてみましょう。トラウマがあると、脳の配線が変わります。つまり、潜在的な脅威に過敏に反応するようになったり、自己保護のために情報をシャットダウンすることに慣れてしまうことがあります。

トラウマの経験がある場合は、訓練を受けた専門家にアドバイスを求めることをお勧めします。リハビリでは転倒や痛い経験、失敗経験などが重なるので注意が必要です。上手に転ぶための練習、転んだあと起き上がる練習などもリハビリでは大切です。

 

症状動作の自主トレ↓↓↓

 

 

 

 

STROKELABで考慮している点は？

 

 

覚醒をサポートする方法は、個人によって異なります。覚醒度が高い人は、注意力を集中しやすくし、参加しやすくするために、覚醒度を下げる感覚的な戦略が必要です。一方、反応が鈍い人は、通常、より多くの感覚を必要とし、覚醒度を高める必要があります。これは、その経験を理解し、処理するのに役立ちます。

 

STROKELABでは以下のように半側空間無視のような注意障害の方へのアイデアなども動画でお伝えしています。リハビリでは注意や覚醒の様々な面を考慮して運動学習につなげることが大切です。 

 

以下の動画では注意障害に対するリハビリテーション戦略を一部紹介しています。ご参考になれば幸いです。

 

 

 

 

 

カテゴリー

 

神経系、感覚

 

タイトル

●感覚系の可塑性に影響を与える神経メカニズムについて

 

●原著はSet and setting: how behavioral state regulates sensory function and plasticityこちら

 

なぜこの論文を読もうと思ったのか？

 

●感覚系に問題を抱える患者に関わることが多く、感覚系の基礎を再度復習したいと思ったため。

 

内　容

 

はじめに

 

●このレビューは①注意 ②モチベーション（動機付け）および③睡眠と覚醒の状態が感覚機能に影響を与える神経メカニズムの説明に焦点を当てています。これらの状態は、入力される感覚情報がどのように受け取られるか（つまりニューロンが感覚入力にどのように反応するか）と、感覚入力を変えることによってニューロンの反応が時間とともにどのように変化するか（つまり、感覚可塑性）の両方に影響します。

 

感覚と注意機能 -注意機能と視覚システム-

 

図引用元：Set and setting: how behavioral state regulates sensory function and plasticity

 

●視覚系情報処理の初期段階における注意機能の影響は、精神物理学、脳機能イメージングおよび単一ニューロン記録を使用して研究されており、刺激検出、応答選択性および応答の大きさのレベルで説明されています。

 

●様々な視覚弁別タスク（向き、コントラスト、色、テクスチャ、またはオブジェクト）中に弁別閾値は視覚空間の有人領域に提示される視覚刺激に対して特に減少し、無人領域に提示される視覚刺激に対して増加します。

 

●同様にタスク実行中のBOLD fMRI信号は、刺激が有人領域に提示されると視覚野の対応する網膜領域で特に増加し、無人領域に提示されると減少します。

 

●注意はまた視床の外側膝状核内の視覚刺激に対するfMRI応答を調節し、さらに早い段階での視覚処理への影響を示唆している。

 

●皮質処理の最も初期のレベル（一次視覚野、V1）では、注意は受容野内に提示された視覚刺激に対する単純細胞の発火率応答を強化します。同様の発火の増加は、参加した受容野刺激に応答して、V4などのより高次の視覚野領域で（すなわち視覚処理の後段階で）見られました。ただし、重要なことに、すべてのニューロン応答が注意によって均一な影響を受けるわけではありません。具体的には、注意はV1またはV4の介在ニューロンの受容野内に提示された刺激の発火率応答を強化し、V1またはV4の興奮性ニューロンの受容野外に提示された刺激の発火率応答を具体的に減少させます。

 

感覚とモチベーション・強化

 

図引用元：Set and setting: how behavioral state regulates sensory function and plasticity

 

●行動強化の根底にある神経メカニズムは動機づけに関して何十年も研究されてきましたが、最近になってようやくこれらのメカニズムが感覚処理と可塑性に関して研究されました。

 

●最近の調査結果は、やりがいのある行動フィードバックと罰する行動フィードバックの両方が感覚プロセスに影響を与える可能性があることを示唆しています。ドーパミン、ノルエピネフリンおよびアセチルコリンの放出における報酬または罰に関連する変化が入ってくる感覚情報が最初に受け取られる方法に大きな影響を及ぼし、感覚回路の長期的な可塑性変化を引き起こす可能性があることを示しています。

 

●人間の被験者の精神物理学的研究は、視覚弁別課題（例えば方向弁別）のパフォーマンスに関連する報酬構造が弁別閾値に影響を及ぼし、より大きな報酬（当然のことながら）がパフォーマンスの改善につながることを示しました。

 

●最近の2つの研究では、V1での報酬期待の神経相関を特徴付けようとしています。著者らは高価値の報酬がタスクのパフォーマンスの改善につながることを発見しました。

 

●入手可能な研究データでは、ドーパミン作動性、コリン作動性およびノルアドレナリン作動性ニューロンがすべて、視覚弁別課題遂行中の予測できない報酬に強く反応し、繰り返し報酬を与えられた課題遂行中にはそれほど強く反応しなかった。

 

感覚と睡眠・覚醒

 

図引用元：Set and setting: how behavioral state regulates sensory function and plasticity

 

●睡眠中にいくつかの脳全体の変化が特徴づけられており、感覚の可塑性に重要な役割を果たす可能性があります。

 

●トレーニング後の睡眠後、知覚パフォーマンスの改善は、その後の課題パフォ​​ーマンス中の視覚野のトレーニングされたレチノトピー領域（視覚刺激に応答する神経細胞が持つ空間的な構造）の活性化の増加と関連しています。確かに、トレーニング後の睡眠中に、視覚野のトレーニングされたレチノトピー領域内でfMRI活動の増加が見られます。

 

●最近の多くの研究は被験者にとって、新しく学習した運動課題のパフォーマンスがトレーニング後の睡眠から恩恵を受けることを示しています。ほとんどの場合、これらのタスクは、視覚的手がかり/視覚的フィードバックによって導かれる運動タスクと複雑な運動シーケンス学習の2つのカテゴリのいずれかに分類されます。

 

●トレーニング後の睡眠に起因するパフォーマンスの改善は、「再マッピング」に関連しています。 たとえば、トレーニング直後の睡眠は数日後の連続的な指の動きのタスクの改善につながります。この睡眠依存性の変化は、タスクの実行中の脳の活性化の変化に関連しており、タスクの獲得に関与する領域（すなわち、運動前野と運動野）の活性化が減少し、他の皮質領域の活性化が増加します 。

 

 

私見・明日への臨床アイデア

 

●感覚障害の患者の練習では視覚を用いて練習することは多いと思う。本論文では有人領域にて弁別閾値が減少すると報告しており、周囲環境の変化も影響するか見てみたい。

 

●報酬系を駆動するには予測できるようなものは報酬にはならず、予測を超えていく必要がある。新規性や適宜課題難易度の変更は重要である。

 

執筆監修｜金子 唯史 STROKE LAB代表

・国家資格(作業療法士)取得

・順天堂大学医学部附属順天堂医院10年勤務

・海外で３年に渡り徒手研修修了

・医学書院「脳卒中の動作分析」など多数執筆

 

併せて読みたい【感覚、可塑性、睡眠】関連論文

 

Vol.413.脳梗塞後の回復における睡眠の役割とは？睡眠と認知機能の改善との関係性

 

vol.81:人の運動学習における感覚の可塑性 脳卒中/脳梗塞 リハビリ論文サマリー

 

Vol.543.感覚訓練が脳卒中患者の感覚運動機能を改善するか？

 

vol.106:脳卒中患者の運動学習と睡眠 脳卒中/脳梗塞リハビリ論文サマリー

 

 

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