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浦上財団研究報告書

Vol.30（2023）＜平成 30 年度助成＞

食品テクスチャーの違いが咀嚼による脳活動および自律神経活動に与える影響は健康の増進に寄与するか
大森浩子・桐本博章・小野卓史（東京医科歯科大学 大学院医歯学総合研究科 咬合機能矯正学分野）

緒

言対象および方法

ヒトが生きていくうえで、「食べること」は重要対象：であることは間違いない。
「食べること」は、咀嚼・個性正常咬合を有する者 7 名の右利きの成人男性

嚥下から始まり、消化・吸収に進むという一連の動を研究対象者とした。顎口腔領域の手術既往や顎関作の流れによって成り立っている。咀嚼の際には、節症のある者、急性または慢性の負傷・全身性疾患

味、香りおよび食感は、味覚、嗅覚および触覚などにかかっている者、神経性疾患を有する者、薬を服様々な感覚が刺激され、上行性入力経路を介し中枢用している者、喫煙者は除いた。対象者には、研究情報処理され、脳幹に存在するとされる、Central目的ならびに内容を充分説明し、同意を得た。本研

Pattern Generator によって発生した咀嚼運動を修飾究は、東京医科歯科大学倫理委員会の承認を受けてすることにより円滑に遂行される。この修飾機構へ実施した（2019-11）。

は、歯根膜機械受容器、咀嚼筋筋紡錘や顎関節機械受容器など末梢感覚器が関与している。食品を咀嚼測定：した際の食感は、この歯根膜機械受容器が捉えてお測定は、室温約 26 度に保たれている静謐な環境

り、硬さや弾力性などテクスチャーの違いを検出しで、対象者は座位にて、呼吸は自然に行ってもらっている。

た。測定の 2 時間前には食品、飲料の摂取を禁止

咀嚼運動は、ストレス軽減作用や脳血流量増加作した。

用など、顎口腔領域のみならず全身に影響を与える

被験食品は、無味無臭ガム（株式会社モリタ、大。また、よく噛むこ阪）、寒天（伊那食品工業株式会社、長野）を使用とで成長期の高次脳機能の発達に影響する可能性あし、咀嚼順序はランダムとし、咀嚼運動は自由咀嚼るというマウスを用いた研究報告もある 。また、とした。脳血流動態は、近赤外線分光法を用いた脳血流の制御には自律神経系が関与していることがNIRS（OMM-3000、株式会社島津製作所）にて、前額

近年報告されているが、咀嚼運動と自律神経系・脳部にホルダを装着、プローブを 3 cm 間隔に配置し、酸活動の関連およびその機構には未だ不明な点が多い。

素化血流量（OxyHb）、脱酸素化血流量（Deoxy Hb）、

咀嚼運動時の自律神経活動と脳血流動態を同時に全血流量（Total Hb）を測定した。自律神経活動に記録し、咀嚼運動と脳活動・自律神経活動の関連性、

つ い て は、 加 速 度 脈 波 測 定 器 Pulse Analyzer Plusメカニズムを明らかにするとともに、異なる食感の（TAS9、株式会社 YKC）を用いて心拍変動（Heart食品を用いて測定・解析することにより、食品テク

Rate Variability；HRV）を計測した。測定時間は、咀

スチャーの違いによる咀嚼運動の脳血流動態および嚼前安静時の 5 分間、咀嚼中の 5 分間とし、測定前自律神経活動への影響を明らかにすることを目的とに 30 分座位にてリラックスしたのち測定を開始、した。

咀嚼後は 20 分間休憩時間を設定した。

ことが明らかになりつつある

1, 2)

3)

食品テクスチャーの違いが咀嚼による脳活動および自律神経活動に与える影響は健康の増進に寄与するかいて、有意に上昇した。その他のエリアでは有意差解析：
脳血流動態に関しては、先行研究

314)に準じて前額は認められなかった。

部を 6 つのエリアに分割し（図 1）、それぞれの前

HRV 測 定 に お い て、 自 律 神 経 活 動 の 変 化 は、額部脳血流動態の計測値に対し、安静時、咀嚼中のLFnorm、LF/HF は、有意な変化は認められなかっ差を Z 変換を用いて変換した。自律神経活動は、心たが、咀嚼中の HR は安静時と比較し、有意に上昇拍数（HR）の変動 HRV の心拍間隔時系列の周波数した（図 2）。これは、ガム・寒天共に認められ、食解析を行い、交感神経および副交感神経の活動状態品間の有意差は認められなかった。

を解析した。装置の心拍測定範囲は 40 ～ 199 bpm、心拍測定精度は± 5％であり、高周波成分（0.15 ～考察

0.50 Hz：high frequency；HFnorm）、と低周波成分（0.04 ～ 0.15 Hz：low frequency；LFnorm）を抽出方法についてすることができる。自律神経活動の指標として、先被験食品として、無味無臭のガム、寒天を用いた。

行研究にならい、交感神経を LF/HF、LFnorm を使

これは、脳血流動態、自律神経活動への食品のテク用し、また自律神経活動安定バランスを心拍標準偏スチャー以外の影響を除くため、無味・無臭であり、差（SDNN）を用いて評価した。

かつカロリーの無いものが適切と判断したからであ

統計学的解析には、Mann-Whitney の U 検定を用る。味覚や嗅覚の刺激により、脳活動は増加、自律い、安静時、咀嚼中の変化、被験食品間の比較検討

神経活動については、交感神経活動が上昇すると言を行った（p<0.05）。

われているためである 5)。咀嚼運動の条件として、
咀嚼リズムを規定せず自由咀嚼とした。これは、咀

結嚼リズムを決めるための視覚刺激または聴覚刺激に果よる脳血流動態、自律神経活動への影響を除くため
脳血流動態に関しては、OxyHb について、ガム咀である。脳活動、自律神経活動の評価方法として、

嚼と寒天咀嚼では有意差が認められた。寒天よりもそれぞれ、脳血流動態、脈波の測定を用いた。これ

ガムの方が、前額部中央 DM、VM、左側 LVL におらは、ともに非侵襲的であり、ほぼリアルタイムに

図1

前額部チャンネル配置図

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図2Vol.30（2023）

結果：脈拍・自律神経活動の変化

自律神経活動状態、ストレス状態を知ることが可能
である。

要である。
咀嚼運動により、心拍数が上昇することは先行研
究と同様の結果となったが、ガム・寒天というテク結果についてスチャーの異なる食品において、同様に上昇が認め脳血流が咀嚼運動により上昇することは、先行研られたことは、ガムのような硬いものを咬むことが究と同様であったが、結果より、咀嚼中の脳血流動難しい状態の方でも、異なる食感刺激により、心拍態は、ガムの方が寒天と比較し、有意に上昇してい数の上昇、脳血流動態へのアプローチができる可能た。ガムの硬度による比較によれば、硬い方が脳血性が考えられた。これからの超高齢化社会において流が上昇すると報告されている。また、食品を咀嚼

高齢者の生活の質の向上は重要であり、より健康で中に、おいしいと感じる要素として、食感の刺激はいる、例えば、若年性アルツハイマーや、うつ、精速く伝達されると言われており、食感センサーの 1

神病、寝たきりにならないようにする、あるいはこつである歯根膜受容器が重要な役割を果たしていれらの進行を遅らせるという中枢性の疾病の予防的る。一方、我々のパイロット研究において、ガム咀アプローチとして、脳血流のコントロール、自律神嚼前後で心拍間隔の変動も大きくなる傾向があるこ

経活動の制御を、咀嚼運動という、歩行運動や水泳とが示唆されている。歯根膜機械受容器を介した三運動よりも簡便、筋力の低下などと関係なくすぐに叉神経刺激による、自律神経の反応と考えられる。

実行可能である運動が貢献できるのであれば、健康交感神経の亢進は中枢からの命令と筋の機械受容器増進への寄与が期待できる。今後、様々な食品によ反射性応答、これらの刺激を介して起こり、血管のる評価を行っていきたい。

収縮作用を引き起こす。運動時に起こる自律神経活動の変化は、機械受容器や代謝受容器の刺激による結論

運動時受容器反射と高位中枢からの直接制御があり、セントラルコマンドが関与している 6)。しかし、咀嚼中に生じる前額部の脳血流動態および心拍数

これらについては不明な点が多く、今後の検討が必は変化するが、食品テクスチャーの違いによって、食品テクスチャーの違いが咀嚼による脳活動および自律神経活動に与える影響は健康の増進に寄与するかその反応には差異がある可能性が示唆された。
謝

辞本研究を遂行にあたりまして、研究助成を賜りました公益財団法人 浦上食品・食文化振興財団関係者の皆様に心より感謝申し上げます。
参 考文 献1) Hasegawa Y, Ono T, Hori K, Nokubi T. 2007.
Influence of human jaw movement on cerebral bloodflow. J Dent Res. 86(1):64-68.
2) Koizumi S, Minamisawa S, Sasaguri K, Onozuka M,Sato S, Ono Y. 2011. Chewing reduces sympathetic
nervous response to stress and prevents poststressarrhythmias in rats. Am J Physiol Heart Circ Physiol.
301:H1551-H1558.

333) Fukushima-Nakayama Y, Ono T, Hayashi M, Inoue M,Wake H, Ono T, Nakashima T. 2017 ReducedMastication Impairs Memory Function. J Dent Res.
96(9) :1058-1066.
4) Kamiya K, Fumoto M, Kikuchi H, Sekiyama T, MohriIkuzawa Y, Umino M, Arita H. 2010. Prolonged gumchewing evokes activation of the ventral part ofprefrontal cortex and suppression of nociceptive
responses: involvement of the serotonergic system. JMed Dent Sci. 57:35-43.
5) Hasegawa Y, Tachibana Y, Sakagami J, Zhang M,
Urade M, Ono T. 2013. Flavor-Enhanced Modulationof Cerebral Blood Flow during Gum Chewing PLoS
One. 8(6):e66313.
6) Goodwin GM, McCloskey DI, Mitchell JH. 1972.
Cardiovascular and respiratory responses to changes
in central command during isometric exercise atconstant muscle tension. J Physiol, 226(1): 173-190.

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浦上財団研究報告書

Vol.30（2023）

Relationships among food textures, autonomic nervous system
activity, and cerebral circulation during mastication
Hiroko OHMORI, Hiroaki KIRIMOTO, and Takashi ONO
Orthodontic Science, Graduate School, Tokyo Medical and Dental University (TMDU), Japan
Mastication is an important and complex function that involves coordinatedmovement of the muscles according to the characteristics of the food texture.
The effects of mastication on body physiology have recently been investigated.
For example, gum chewing is reported to be related to chronic stress andact ivates cerebral circulat ion, which involves autonomic nervous system
activity. Autonomic nervous system activity can be evaluated by monitoringh e a r t r a t e ( H R ) v a r i a b i l i t y. T h e c u r r e n t s t u d y w a s p e r f o r m e d t o c l a r i f y
the effects of masticatory function on general health. We investigated therelationship among food textures, HR variability, and cerebral circulation. Seven
healthy adults without malocclusion participated in the study. Measurements
were performed in a silent room with a room temperature of 26ºC. The subjects
were instructed to chew gum and agar for 5 min. The HR variability wasmeasured for 5 min before and during chewing using a pulse frequency meter.
Simultaneously, the oxygenated hemoglobin and deoxygenated hemoglobin
concentrations in the prefrontal cortex were measured using near-infrared
spectroscopy. Statistical comparisons were performed using the Mann-Whitney
U test (p < 0.05). Significant differences were found in HR between before andduring chewing and in oxygenated hemoglobin concentration between chewing
gum and agar. Our findings suggest that chewing increases HR and different
food textures have different effects on cerebral circulation during mastication.