スマートフォンを用いて家庭環境でASD特有の感覚運動反応を客観的に捉えるデジタル神経行動評価研究
このブログ記事は、発達障害（主にADHDと自閉スペクトラム症）をめぐる最新研究を、「生物学的メカニズム」「計測・診断技術」「デジタル・客観評価」という観点から紹介する学術アップデートです。具体的には、①ADHD児に対するマルチ栄養素サプリメントが脳内代謝経路（キヌレニン経路）に有意な変化をもたらさなかったことを示す生物学的検証研究、②ASD関連miRNAを血清中から超高感度に検出可能な次世代バイオセンサー技術の開発研究、③スマートフォンを用いて家庭環境でASD特有の感覚運動反応を客観的に捉えるデジタル神経行動評価研究を取り上げています。全体として本記事は、「発達障害をどう“測り・理解し・支援につなげるか”を、主観的評価や単一仮説に頼らず、分子レベル・行動レベル・デジタル計測の三層から検証する研究動向を俯瞰的に示しており、診断・研究・将来の個別化支援に向けた基盤がどのように更新されつつあるかを伝える内容となっています。
学術研究関連アップデート
Kynurenine metabolites unchanged after multinutrient supplementation in children with ADHD: a secondary data analysis from the MADDY study
この論文は、ADHD（注意欠如・多動症）と情緒調整の困難（怒りっぽさ・易刺激性など）をもつ子どもに対して、マルチ栄養素サプリメントが脳内代謝経路（キヌレニン経路）に影響を与えるかを検証した研究です。近年、トリプトファンから神経保護的／神経毒性的な物質が産生されるキヌレニン経路が、ADHDや感情調整の問題に関与している可能性が注目されており、本研究はその生物学的仮説を検証する位置づけにあります。
本研究は、MADDY試験と呼ばれる多施設ランダム化比較試験（RCT）の二次解析で、6〜12歳のADHD児を対象に、8週間のマルチ栄養素サプリメント投与群とプラセボ群を比較しています。アメリカの2施設から参加した84名について、介入前後の尿サンプルを用い、トリプトファン、セロトニン、キヌレニン関連代謝物など7種類の神経関連代謝物を高精度分析（LC-MS）で測定しました。
その結果、介入前の代謝物濃度に群間差はなく、また8週間後の変化量についても、サプリメント群とプラセボ群の間に有意な差は認められませんでした。つまり、この条件下では、マルチ栄養素サプリメントはキヌレニン経路や関連神経伝達物質の尿中濃度を変化させなかったという結論です。測定限界以下の値を示した一部参加者についても、統計的に適切な補完処理が行われ、結果の妥当性が確認されています。
一言でまとめるとこの論文は、
「ADHDと情緒調整困難をもつ子どもにおいて、8週間のマルチ栄養素サプリメントは、キヌレニン経路や関連神経代謝物に測定可能な変化をもたらさなかった」
ことを示した研究です。重要なのは、この結果が**「サプリメントが無効である」ことを直接示すものではなく、少なくとも本研究条件では“キヌレニン経路を介した作用ではなかった”可能性が高い**という点です。栄養介入の効果を理解するには、行動レベルの改善と、生物学的指標が必ずしも直結しないことを前提に、作用メカニズムを慎重に切り分けていく必要があることを示唆する、堅実で重要な否定的結果（null finding）の研究と言えます。
Covalent organic polymer-based biosensor for autism spectrum disorder biomarker detection
この論文は、自閉スペクトラム症（ASD）の診断に関わる分子バイオマーカーを、きわめて高感度に検出するための新しいバイオセンサー技術を開発した材料・分析化学系の研究です。とくに、miRNA-27aというASDとの関連が報告されている**マイクロRNA（核酸バイオマーカー）**を、血清中から超低濃度で検出することを目的としています。
研究の技術的な特徴は、複数の先端材料・ナノ技術を組み合わせた統合型バイオセンシング設計にあります。まず、**プロフラビンを基盤とした共有結合性有機ポリマー（COP-PF）を新たに設計・合成し、これを外部試薬を必要としない「内在型レドックス指示体」**として利用しています。これにより、信号が安定し、測定の再現性が高まります。さらに、**ビスマスの2次元材料（few-layer bismuthene）**を金スクリーン印刷電極上に導入することで、電子移動効率とDNA固定の安定性を向上させています。
加えて、生体分子認識の精度を高めるために、DNAナノテクノロジーを活用し、**四面体DNAナノ構造（TDN）**をセンサー表面に固定しています。この構造により、検出プローブが立体的かつ規則正しく配置され、標的miRNAとの結合効率と選択性が大きく改善されました。こうした材料・構造の相乗効果によって、非常に頑健で高性能なバイオセンシング基盤が実現されています。
実験の結果、このセンサーはmiRNA-27aを10.3アトモル（aM）という極めて低い検出限界で検出することに成功しました。また、他の核酸や夾雑物が存在しても誤検出が少なく、高い選択性を維持できることが確認されています。さらに、**ヒト血清を用いた模擬臨床試料（スパイク試験）**でも安定して機能し、実用環境に近い条件での有効性が示されました。
一言でまとめるとこの論文は、
「有機ポリマー・2次元ナノ材料・DNAナノ構造を統合することで、ASD関連miRNAを血清中から超高感度・高選択的に検出できる新しいバイオセンサーを実現した」
ことを示した研究です。現時点では臨床診断に直結する段階ではありませんが、ASDを含む神経発達症の“客観的・分子レベル診断”に向けた基盤技術として非常に重要であり、将来的には早期診断・層別化・研究用途のバイオマーカー測定への応用が期待される論文と言えます。
Neurobehavioral Assessment of Sensorimotor Function in Autism Using Smartphone Technology
この論文は、自閉スペクトラム症（ASD）にみられる感覚運動（センサリーモーター）機能の違いを、スマートフォンを使って客観的・大規模に評価できるかを検証した研究です。これまでASDの感覚運動特性は、観察や質問紙といった主観的評価に頼ることが多く、研究室環境での小規模研究に限られていました。本研究はその限界を超え、家庭という日常環境で実施可能な新しい評価手法を提示しています。
研究チームは、BlinkLabと呼ばれるスマートフォンベースの評価プラットフォームを開発し、音刺激に対するまばたき反応（瞬目）や姿勢、頭部・顔の動き、発声などの反射的・行動的反応を、スマートフォンのカメラとセンサーで自動的に計測しました。対象は3〜12歳の子ども536名で、このうち431名（約80％）が自宅での評価を問題なく完了しています（ASD児275名、定型発達児156名）。
その結果、ASDのある子どもは、定型発達児と比べて以下のような特徴的な感覚運動プロファイルを示しました。
- プレパルス抑制（PPI）の低下（刺激に対する抑制制御の弱さ）
- PPI課題中の驚愕反応の慣れ（ハビチュエーション）が強い
- 音刺激に対するまばたき反応のばらつきが大きい
- 刺激に対する感作（過敏な反応の増大）
- 画面回避行動や姿勢の不安定さ
- 頭や口の動き、意味をなさない発声
- 視線の横移動（いわゆる「横目づかい」）
- まぶたの開き具合の個人内変動が大きい
これらの多くは、知的障害やADHDなどの併存症とは独立してASDに関連していることが示されました。ただし、PPIや口の動きなど一部の指標では、併存症の影響も確認されています。
一言でまとめるとこの論文は、
「スマートフォンを用いた在宅評価によって、ASDに特有の感覚運動反応パターンを客観的に捉えることができ、日常環境で使える新しい神経行動バイオマーカーの可能性を示した」
研究です。臨床診断を直ちに置き換えるものではありませんが、主観評価を補完する客観指標として、将来的には早期スクリーニング、特性プロファイルの可視化、研究・臨床の橋渡しに大きな価値をもつ手法であることを示しています。