痛みに過敏になると注意も変化する－実験的な痛覚過敏に伴う注意の偏りと脳波変化－～ニューロリハビリテーション研究センター

痛みに敏感になった側の刺激を相対的に早く知覚するようになる

痛みは身体の危険を知らせるだけでなく、私たちの注意の向け方にも影響します。畿央大学大学院健康科学研究科博士後期課程の森川 雄生氏、大住 倫弘教授らの研究グループは、健康な成人を対象に、一時的な痛覚過敏状態をつくり、時間順序判断課題と安静時脳波を用いて、身体への注意と脳機能がどのように変化するのかを調べました。その結果、痛みに敏感になった側の刺激を相対的に早く知覚するようになることが分かりました。さらに、両側楔前部の安静時脳波由来のネットワーク指標が増加し、その変化と身体内への注意との間に関連がみられました。この研究成果はPLOS One誌（High-frequency stimulation–induced secondary hyperalgesia shifts temporal order judgment and increases precuneus nodal degree in healthy adults）に掲載されています。

 

研究概要

痛みは、身体に生じた危険を知らせる重要な警告信号です。そのため、痛みが生じている身体部位の情報は、ほかの感覚情報よりも優先して処理されることがあります。一方で、痛みに対する感受性が高まった「痛覚過敏」の状態で、身体への注意がどのように変わり、その変化が脳のはたらきとどう関係するのかは、これまで十分に分かっていませんでした。

そこで本研究では、健康な成人の前腕に高頻度電気刺激（high-frequency stimulation：HFS）を行い、一時的な痛覚過敏状態を誘発しました。HFSの前後には、左右の前腕へわずかな時間差をつけて刺激し、どちらを先に感じたかを答えてもらう「時間順序判断課題」と、安静時脳波の測定を行いました。 その結果、HFS後には、痛みに敏感になった側の刺激を相対的に早く知覚する方向へ時間順序判断が変化しました。これは、痛みに敏感になった身体部位の情報が優先的に処理された可能性を示しています。

さらに脳波を解析すると、注意や自己・身体に関連した情報処理に関わる楔前部で、θ（シータ）帯域のノード次数（nodal degree）がHFS後に増加していました。nodal degreeは、ある脳領域がほかの脳領域とどの程度つながっているかを表すネットワーク指標です。そして、楔前部の変化が大きい人ほど、HFSを行った側を相対的に早く知覚する方向への変化も大きいことが分かりました。一方で、こうした変化と本人が感じた痛みの強さとの間には、明確な関連は認められませんでした。

研究グループは、これらの結果から、痛覚過敏によって生じる変化は単に「痛みが強くなる」ことだけではなく、痛みに敏感になった身体部位へ注意を向けやすくなる変化を伴い、その背景には、楔前部における安静時脳波のネットワーク指標が関わっている可能性があると考えています。

 

本研究のポイント

一時的な痛覚過敏を誘発すると、HFSを行った側の刺激を相対的に早く知覚する方向へ時間順序判断が変化しました。HFS後には、θ（シータ）帯域における両側楔前部のノード次数（nodal degree）が増加しました。楔前部の変化が大きい人ほど、痛みに敏感になった側を相対的に早く知覚する方向への変化も大きいことが分かりました。

 

研究内容

本研究では、健康な成人を対象に、前腕へのHFSによって一時的な痛覚過敏状態を誘発し、その前後で身体への注意と安静時脳波を評価しました。HFS前には、pinprick刺激による痛みに対する感受性を評価し、閉眼安静時脳波を測定した後、時間順序判断課題を行いました。その後、前腕にHFSを10 trains実施し、再びpinprick刺激、安静時脳波、時間順序判断課題を行いました。

 

図1．一時的な痛覚過敏状態を誘発し、注意と脳活動の変化を調べた実験

健康な成人を対象に、HFSの前後で痛みに対する感受性、時間順序判断課題、安静時脳波を評価しました。HFSによって前腕に一時的な痛覚過敏状態を誘発し、身体への注意と脳活動がどのように変化するかを調べました。

 

時間順序判断課題では、左右の前腕にごく短い時間差をつけて刺激し、どちらを先に感じたかを参加者に答えてもらいました。この課題を用いることで、左右どちらの身体部位の情報がより早く処理されているのかを調べました。

HFS後には、HFSを行った側の刺激を相対的に早く知覚する方向へ時間順序判断が変化しました。このことから、痛みに敏感になった身体部位に注意が優先的に向けられていた可能性が考えられます。

脳波については、64チャンネル脳波計で記録した安静時脳波から大脳皮質の活動を推定し、脳領域間の関係をネットワークとして解析しました。その結果、theta帯域において両側楔前部のnodal degreeがHFS後に増加しました。さらに、両側楔前部のnodal degreeの変化が大きかった人ほど、HFSを行った側を相対的に早く知覚する方向への変化も大きいことが示されました。

 

図2．痛覚過敏に伴う注意の偏りと楔前部の脳波ネットワーク指標の変化

A： HFS後には、HFSを行った側の刺激を相対的に早く知覚する方向へ時間順序判断が変化しました。B： 安静時脳波の解析では、θ（シータ）帯域において、両側楔前部のノード次数（nodal degree）がHFS後に増加しました。ノード次数は、ある脳領域がほかの脳領域とどの程度つながっているかを表すネットワーク指標です。赤丸は両側楔前部を示します。C： HFSを行った側を相対的に早く知覚する方向への変化が大きい人ほど、両側楔前部のノード次数の増加も大きいという関連が認められました。

 

健康な成人を対象に、HFSの前後で痛みに対する感受性、時間順序判断課題、安静時脳波を評価しました。HFSによって前腕に一時的な痛覚過敏状態を誘発し、身体への注意と脳活動がどのように変化するかを調べました。これらの結果から、実験的に誘発した急性の感作状態では、感作された身体部位への注意の変化と、楔前部における安静時脳波由来のネットワーク指標の短期的な変化が関連する可能性が示されました。

 

本研究の臨床的意義および今後の展開

本研究では、一時的な痛覚過敏状態において、痛みに敏感になった身体部位への注意の変化と、楔前部における安静時脳波由来のネットワーク指標の変化が関連することを示しました。痛みを評価するときには、「どのくらい痛いか」という痛みの強さが中心になります。しかし今回、時間順序判断で捉えた注意の変化や楔前部の脳ネットワーク指標の変化は、本人が感じた痛みの強さとは明確な関連を示しませんでした。つまり、痛みによって起こる変化を理解するには、痛みの強さだけを見るのではなく、身体のどこに注意が向けられているのかという認知的な側面も捉える必要があると考えられます。

今後は、より多くの対象者で今回の結果を確認するとともに、時間順序判断課題を行っている最中の脳活動を測定することで、注意の変化と脳活動がどのような時間関係で生じるのかを詳しく調べていく必要があります。こうした研究を重ねることで、痛みを単なる「強さ」だけではなく、注意や認知を含めた多面的な現象として理解することにつながると考えています。

 

論文情報

Yuki Morikawa，Michihiro Osumi

High-frequency stimulation–induced secondary hyperalgesia shifts temporal order judgment and increases precuneus nodal degree in healthy adults

PLoS One. 2026 Sep 25;21(9)

【問い合わせ先】

畿央大学 広報センター

Tel: [phone] Fax: [phone]　E-mail: [e-mail]