自動車の排気ガスが脳機能を低下させることを世界で初めて確認

ブリティッシュコロンビア大学（UBC）とビクトリア大学の科学者たちは、自動車の排気ガスを吸い込むと、2時間以内に人間の脳機能が損なわれることを世界で初めて実証し、大気環境と認知機能の関連性を示す証拠を提供した。

この新たな研究では、10年以上前に開発されたディーゼル排気ガスへのヒトの曝露モデルを使用した。この技術は、実際の暴露を代表するレベルでありながら安全であることが証明されているディーゼル排気ガス粒子状物質の濃度を制御して希釈し、被験者に投与するものである。実験室では、25人の健康な成人がディーゼル排気ガスまたはフィルターでろ過された空気に2時間さらされ、それぞれの暴露の前後にfMRIを使って脳活動を測定した。

その結果、大気汚染にさらされた参加者の脳では、デフォルトモードネットワーク（DMN）の結合が減少していた。DMNは、なんらかの思考や関心や注意を伴わない、ぼんやりと安静状態にある脳が示す神経活動で、内省や記憶といった内的思考を行う際に最も活性化する、相互に連結した一連の脳領域である。

このような知見は、これまで人間には見られなかったものだ。この研究の筆頭著者であるJodie Gawryluk氏は、このようなDMNの変化は、うつ病や認知機能の低下と関連していると述べている。

「DMNの機能的結合の変化が、認知能力の低下やうつ病の症状と関連していることが分かっているので、交通汚染がこれらの同じネットワークを妨害しているのを見るのは気になります。これらの変化の機能的影響を完全に理解するためには、さらなる研究が必要ですが、人々の思考や仕事の能力を損なう可能性があります。」と、Gawrylukは述べている。

良いニュースは、この研究で観察された変化は一時的なもので、きれいな空気が肺を流れると元に戻るということだ。

しかし、今回の発見は、慢性的な大気汚染への暴露が脳に悪影響を及ぼす可能性のある経路を示している。

世界の99％が安全でないレベルの大気汚染にさらされている現状では、公衆衛生への影響は甚大なものになる可能性がある。

「何十年もの間、科学者たちは脳が大気汚染の害から守られていると考えていました。この種の研究では世界初であり、大気汚染と認知の関係を裏付ける新たな証拠となります。」とこの研究の筆頭著者Chris Carlsten氏は説明する。

今回の研究では、自動車の排気ガスにのみ依存したが、より速く、より悪い影響を及ぼす大気汚染が他にも存在するかもしれない。

「窓を開けて渋滞に巻き込まれたら、もう一度よく考えてみてください」とCarlsten氏は警告している。

「車のエアフィルターが正常に作動していることを確認することが重要です。また、交通量の多い道路を歩いたり、自転車で移動する場合は、交通量の少ない道に迂回することを検討してください。」

しかし、世界の多くの地域にとって、汚染された空気は避けて通れないものだ。私たちは、それが長期的に私たちの脳に何をもたらしているかを知る必要があるだろう。

論文

Environmental Health: Brief diesel exhaust exposure acutely impairs functional brain connectivity in humans: a randomized controlled crossover study

参考文献

The University of British Columbia: Traffic pollution impairs brain function
via New Atlas: First-of-its-kind study shows how traffic pollution impairs brain function

研究の要旨

背景

交通事故による大気汚染は、人間の健康に大きな影響を与えることが知られているが、その神経生物学的背景は不明なままである。本研究は、このギャップを埋めるものである。

研究方法

健康な成人25名（男性14名、女性11名、19-49歳、脱落者なし）を対象に、ディーゼル排気ガス（DE）と対照（フィルター付き空気：FA）の効率的順序無作為化二重盲検クロスオーバー試験を行い、機能MRIを用いてヒトでの対照暴露研究を初めて実施した。解析はFLAMEの混合効果モデルを用いて行われた。Z（ガウス化T/F）統計画像は、Z>2.3で決定されるクラスタとp=0.05の（補正）クラスタ有意閾値を使用してノンパラメトリックに閾値付けされた。

結果

25人の成人全員が暴露を受け、機能的MRI画像が収集された。DEへの曝露はFAへの曝露と比較して機能的結合性の減少をもたらし、曝露後の機能的結合性の測定におけるDEとFAの比較を通じて示された。

結論

汚染に起因するデフォルトモードネットワークの機能的結合度の短期的な低下が観察された。脳内結合性の低下は、人体に多くの有害な影響を及ぼすため、この知見は、大気汚染暴露規制の政策転換の指針となるべきものである。

試験登録

ブリティッシュ・コロンビア大学臨床研究倫理委員会（# H12-03025）、バンクーバー沿岸医療倫理委員会（# V12-03025）、カナダ保健省研究倫理委員会（# 2012-0040）。