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わかりました！ この図は、超音波刺激後の結果をまとめたものです。 低強度の脳波様パターンの超音波刺激は、星状細胞の TRPA1 を連続的に刺激し、BEST1 依存性の神経伝達物質の分泌を引き起こします。 これにより、隣接するニューロンが刺激され、ニューロンの神経可塑性が誘導されます。 このプロセスでは、パターン依存の記憶と学習に関連する認知機能の変化、および行動面の変化がどのように明らかになるかを簡単に説明します。 クレジット: 基礎科学研究所
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この図は、超音波刺激後の結果をまとめたものです。 低強度の脳波様パターンの超音波刺激は、星状細胞の TRPA1 を連続的に刺激し、BEST1 依存性の神経伝達物質の分泌を引き起こします。 これにより、隣接するニューロンが刺激され、ニューロンの神経可塑性が誘導されます。 このプロセスでは、パターン依存の記憶と学習に関連する認知機能の変化、および行動面の変化がどのように明らかになるかを簡単に説明します。 クレジット: 基礎科学研究所
神経可塑性として知られる、内部および外部の変化に対する人間の脳の適応力は、記憶や学習などの認知機能やさまざまな神経疾患を理解するための基礎を形成します。
基礎科学研究所（IBS）内の認知・社会性センターのパク・ジュミン博士率いるチームが実施した新たな研究で、脳疾患の治療状況を一変させる可能性のある新たな技術が明らかになった。 その仕事は、 出版された 科学の進歩で。
研究チームは、パターン化低強度低周波超音波（LILFUS）と呼ばれる非侵襲的脳刺激法を開発しました。これは、脳機能に長期にわたる変化を引き起こす大きな可能性を秘めています。
伝統的に、脳機能を調節するために磁気的および電気的脳刺激法が使用されてきました。 ただし、これらの方法には固有の制限があり、 空間解像度 浸透深度が高いため、最適な効果で特定の脳領域を正確に刺激することが困難になります。
外科的処置を必要とするようなより侵襲的な方法は、優れた制御性を示し、 治療効果 特定の脳深部刺激を目的としていますが、組織損傷、炎症、感染などのリスクが伴います。 これらの制限により、これらの制約を克服し、脳機能をより効率的かつ正確に調節できる代替アプローチの探索が促進されています。
IBSが発表した最新の研究では、研究者らは超音波を利用して脳の特定領域を正確に刺激できるようにした。 とは異なり 電磁波超音波には、脳組織の奥深くまで到達できるという利点があります。
研究者らは、超音波刺激が重要な分子経路の活性化を通じて、神経可塑性（脳自体を再配線する能力）を調節できることを発見した。 具体的には、この研究は、カルシウムを取り込み神経伝達物質を放出する細胞の能力を制御する星状細胞の機械感受性カルシウムチャネルに対する超音波の影響を正確に特定した。
この実験では、低強度低周波 (LILF) 30Hz と 5Hz 超音波を組み合わせた 2 つの異なる刺激パターンを含む超音波プロトコルが使用されました。 間欠的 TBUS として知られる最初のパターンは、2 秒間の刺激とそれに続く 8 秒間の休止という断続的な刺激を特徴としていました。 2 番目のパターンは連続 TBUS と呼ばれ、40 秒間の中断のない刺激を伴います。 刺激中、脳波は、脳波の 2 つの主要なタイプであるシータ波とガンマ波の間の位相と振幅の結合を分析することによって監視されました。 添付のグラフは、観察されたこれらの変化を示しています。 クレジット: 基礎科学研究所
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この実験では、低強度低周波 (LILF) 30Hz と 5Hz 超音波を組み合わせた 2 つの異なる刺激パターンを含む超音波プロトコルが使用されました。 間欠的 TBUS として知られる最初のパターンは、2 秒間の刺激とそれに続く 8 秒間の休止という断続的な刺激を特徴としていました。 2 番目のパターンは連続 TBUS と呼ばれ、40 秒間の中断のない刺激を伴います。 刺激中、脳波は、脳波の 2 つの主要なタイプであるシータ波とガンマ波の間の位相と振幅の結合を分析することによって監視されました。 添付のグラフは、観察されたこれらの変化を示しています。 クレジット: 基礎科学研究所
LILFUS は、学習および記憶プロセス中に観察されるシータ (5 Hz) およびガンマ (30 Hz) 振動の脳波パターンを模倣する特定の超音波パラメーターに基づいて設計されました。 この新しいツールにより、研究者らは特定の脳領域を自由に活性化または非活性化することができた。超音波の断続的な送達は長期的な増強効果を誘発する一方、連続的なパターンでは長期的な抑制効果が生じることが判明した。
この新しいテクノロジーの最も有望な側面の 1 つは、新しい運動スキルの習得を促進できることです。 研究者らがマウスの大脳運動野に超音波刺激を与えたところ、運動能力の学習と食物を回収する能力が大幅に改善されたことが観察された。
興味深いことに、研究者たちはマウスの前肢の好みを変えることさえできた。 これは、脳卒中生存者や運動障害のある人のリハビリテーション療法に応用できる可能性を示唆しています。
この研究の意味は運動機能をはるかに超えています。 脳の興奮性や可塑性の変化が顕著な特徴であるうつ病などの症状の治療に使用される場合があります。 さらに研究を進めると、LILFUS はさまざまな脳に適応できる可能性があります。 刺激 プロトコルは、感覚障害から認知障害に至るまでのさまざまな症状に希望を与えます。
パーク博士は、「この研究は、長期間効果が持続する新しくて安全な神経調節技術を開発しただけでなく、脳波パターンに関与する分子機構の変化も明らかにした」と述べた。 超音波 神経調節です。」
同氏はさらに、「この技術を病気の治療に応用するための追跡調査を継続する予定です」と付け加えた。 脳障害 脳の異常な興奮と抑制、および認知機能の強化に関連しています。」
詳しくは：
Ho-Jeong Kim 他、パターン化された超音波誘発脳波同調による長期にわたる可塑性の形態、Science Advances (2024)。 DOI: 10.1126/sciadv.adk3198。 www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adk3198
雑誌情報:
科学の進歩
1708723651
#新しい脳刺激技術は脳疾患の治療に有望である
2024-02-23 20:12:01