脳刺激はパーキンソン病の認知を助ける

新しい研究は、脳深部領域の低周波刺激がパーキンソン病（PD）の患者の認知機能を改善できる可能性があることを示唆しています。もし真実であれば、その発見は、他の認知疾患を治療するための脳刺激の可能性の準備を整えました。

アイオワ大学の神経科医と脳神経外科医による新しい研究は、脳の思考領域と動きの制御に関連する領域の間の人間の脳のつながりの最初の直接的な証拠を提供します。

研究者は、まれな術中の脳の記録を使用して、脳の前頭皮質と視床下核（STN）と呼ばれるより深い構造の間の潜在的なリンクを見つけました。

ジャーナルでオンラインで発見された研究 脳は、低周波でのSTNの刺激が、PDによって通常は中断される単純な認知タスクにおけるPD患者のパフォーマンスを改善することを示しています。

「人間の脳の新しいつながりを特定することはあまりありません」と神経科学のUI助教授であり、上級研究著者であるNandakumar Narayanan、M.D.、Ph.D.は言いました。

「前頭前皮質からSTNへのこの超直接的な経路の存在は約10年間バンド化されてきましたが、それが人々に存在し機能することを実験的に示したのはこれが初めてです。

「また、STNを刺激すると前頭皮質の活動が変化し、それがこの経路によるものだと考えることも示した」と彼は述べた。 「また、STNを刺激して皮質活動を変化させると、実際に有益な方法で行動を変化させ、患者の認知能力を向上させることができます。」

パーキンソン病は進行性の神経変性疾患であり、米国では約100万人が罹患しています。高周波数でのSTNの脳深部刺激は、一部のPD患者の運動障害の治療にすでに承認されています。

しかし、PDは運動の問題を引き起こすだけでなく、思考や認知にも影響を与えます。新しい調査結果は、異なる（低）周波数でのSTN脳深部刺激もPDの認知症状を改善する可能性があることを示唆しています。

研究では、チームは、PD患者に深部脳刺激（DBS）電極を埋め込むための手術中に脳活動を「聞く」ことで、STNと皮質の接続をマッピングすることができました。

UI脳神経外科医のジェレミーグリーンリー博士は、毎年30件以上の手術を行っており、彼の専門知識はマッピング実験に不可欠でした。 Greenleeは、患者の脳内に配置された特殊な記録電極を使用して、DBSデバイスを正確に配置するために脳の活動を監視します。

これらの電極は、リスクを追加することなく、処置中に覚醒している患者の実験目的で脳活動を直接記録することもできます。この種の術中記録はあまり一般的ではありませんが、Greenlee氏と彼のUIの同僚は、この技術に関する専門知識の長い歴史を持っています。

手術中、患者は脳の一部を刺激しながら、接続されている他の部分からの電気的活動を記録する方法として、単純な認知作業を行いました。タスク中に神経活動を聞くことで、チームは接続をマッピングすることができました。

「機能的な接続を示すために応答を呼び起こすことができました」とGreenleeは説明します。 「非常に速い応答は、単一の直接的なシナプス接続を示唆しています。それがハイパーダイレクトの意味です。」

ハイパーダイレクト接続の存在を確立したので、研究者らは次に、低周波数STN刺激が認知能力に及ぼす影響を調査しました。ナラヤナンのチームは、非常に単純な思考タスクを使用して-PD患者およびPDの動物モデルにおける認知機能障害を研究するために、短い時間間隔の経過を正確に推定します。

彼らは刺激が認知能力を改善することを発見しました。

術後のフォローアップ訪問中に、研究者は患者に3つの設定の1つに設定されたDBS刺激装置でインターバルタイミングタスクを実行させました：高周波数（動きを制御するための通常）、刺激なし、または4 Hzの低周波数設定。 4 Hzの刺激のみが、タイミングテストでの患者のパフォーマンスを改善しました。

研究者たちは、周波数はネットワーク間の通信チャネルのようなものだと考えています。 2つのネットワークが同じ頻度で一緒に動作している場合、それはネットワークが相互作用して情報が送信されるユニークな方法である可能性があります。

出典：アイオワ大学/ EurekAlert