視床刺激による発作リスクを評価する研究 | MIT ニュース

中枢視床と呼ばれる脳の領域を電気的に刺激するというアイデアは、外傷性脳損傷や麻酔によって引き起こされた無意識状態から被験者を覚醒させるのに役立ち、覚醒した動物の認知力とパフォーマンスを高めることができるため、研究者や臨床医の間で注目を集めている。しかし、CT-DBSと呼ばれるこの方法には副作用がある。発作だ。覚醒したマウスでこの方法をテストしていたMITとマサチューセッツ総合病院（MGH）の研究者による新しい研究では、異なる刺激電流での発作の確率を数値化し、低レベルでも発作が起こることがあると警告している。

「脳刺激療法が広く使用されるようになってきているため、このタイプの発作活動の発生と蔓延を理解することは重要です」と、MITピコワー学習記憶研究所、医療工学科学研究所、脳認知科学部、脳・心・機械センター（CBMM）のエドワード・フッド・タプリン医療工学および計算神経科学教授で共同主任著者のエメリー・N・ブラウン氏は述べている。

脳内では、CT-DBS に関連する発作は「電気記録発作」として発生し、これは幅広い周波数スペクトルにわたるニューロン間の電圧バーストです。行動的には、「欠神発作」として現れ、対象者はぼんやりと見つめ、約 10 ～ 20 秒間固まります。

研究者らは、この研究で、臨床的に意味のある範囲である200マイクロアンペア以下であれば発作を確実に回避できるCT-DBS刺激電流を特定したいと考えていた。

理想的な電流を求めて、研究者らは 1 マイクロアンペアで CT-DBS の短時間の刺激を開始し、徐々に電流を 200 マイクロアンペアまで上げ、最終的に電気記録発作が起こる閾値を見つけるというプロトコルを開発した。閾値が見つかると、次に低い電流レベルでより長い刺激をテストし、電気記録発作が起こらないことを期待した。研究者らは、さまざまな刺激周波数でこれを行った。驚いたことに、より長い刺激試験中 (つまり、996 回のテストのうち 22 回) に電気記録発作が 2.2 % 発生し、マウス 12 匹のうち 10 匹に発生した。わずか 20 マイクロアンペアでは、マウスは 244 回のテストのうち 3 回、1.2 % の割合で発作を経験した。

「これは本当に驚くべきことだったので、報告する必要があった」と、ピコワー研究所とCBMMの研究員であり、ブラウンが麻酔科医でもあるMGHの麻酔科講師でもある共同筆頭著者のフランシスコ・フローレスは言う。ピコワー研究所の技術員であるイザベラ・ダラ・ベッタは、2010年に発表されたこの研究の共同筆頭著者である。 脳刺激。

刺激頻度は発作リスクには関係なかったが、電流レベルが上昇するにつれて、電気生理学的発作の発生率は上昇した。例えば、50マイクロアンペアでは190回のテストのうち5回、100マイクロアンペアでは65回のテストのうち2回で発作が起きた。研究者らはまた、電気生理学的発作が起きる場合、電流レベルが低い場合よりも高い場合の方が発作が早く起こることを発見した。最後に、脳の片側だけを刺激する場合よりも、両側の視床を刺激した場合の方が発作が早く起こることも発見した。一部のマウスは欠神発作に似た行動を示したが、他のマウスは活動亢進した。

わずか 20 マイクロアンペアで一部のマウスが電気けいれん発作を起こしたのに対し、2 匹のマウスは 200 マイクロアンペアでも発作を起こさなかった理由は明らかではない。フローレス氏は、視床刺激中に発作を起こしやすい体質を変える脳の状態が異なる可能性があると推測した。特に、外傷性脳損傷後の最小限の意識状態で CT-DBS を受けた人間や麻酔下の動物では、発作は通常観察されない。フローレス氏は、研究の次の段階では、関連する脳の状態が何であるかを判別することを目指すと述べた。

一方、研究著者らは、「CT-DBS を実施する際は、特に覚醒している被験者の場合、脳波による発作を注意深く監視する必要がある」と記している。

この論文の共同主任著者は、ピコワー研究所、CBMM、生物学部、脳認知科学部のシャーマン・フェアチャイルド教授であるマット・ウィルソンです。ダラ・ベッタ、フローレス、ブラウン、ウィルソンに加え、この研究の他の著者はジョン・タウバー、デビッド・シュライアー、エミリー・スティーブンです。

この研究は、JPB 財団、ピコワー学習記憶研究所、ジョージ J. エルバウム (1959 年卒業、SM ’63 年卒業、PhD ’67 年卒業)、ミミ ジェンセン、ダイアン B. グリーン (SM ’78 年卒業)、メンデル ローゼンブラム、ビル スワンソン、麻酔イニシアチブ基金への年間寄付者、および国立衛生研究所から支援を受けました。