麻酔と機能的接続: fMRI 変化の分析

バックグラウンド：

Parke-Davis によって開発されたフェンシクリジン誘導体は、親化合物の重篤な精神模倣反応を誘発することなくフェンシクリジン麻酔を模倣する試みを表しました。 最初の報告は有望なものであり、大きな熱意を受け取りました。 高用量では、この薬は気道反射を維持しながら深い鎮痛をもたらすことが判明しました。 それは確実な健忘症を誘発しましたが、簡単な注射で投与することができました。 当時、この麻酔薬は麻酔の歴史に新たな段階をもたらすと主張されました。 ミシガン州で麻酔薬が導入されてから 40 年以上が経過した現在、この古い薬に対する関心が再び高まっています。 人間の被験者に対する麻酔の影響を研究する研究者が増えています。 現在、オピオイド節約薬、統合失調症のモデル、抗うつ薬、および複雑な局所疼痛症候群における N-メチル D-アスパラギン酸 (NMDA) アンタゴニストとして、麻酔に多大な関心が集まっています。

機能的接続性は、安静時の脳組織に固有の低周波振動 (<0.08 Hz) の尺度です。 これらの振動は fMRI で測定され、脳の関連領域間で同期しているように見えます。 この分野の研究はまだ初期段階にありますが、運動系、聴覚系、視覚系、感覚運動系の研究では、機能的に関連する脳の領域が相関する低周波振動を生成することが示されています。 この興味深い発見は、脳機能を研究するための新しいアプローチの可能性と、病気の診断のための潜在的なツールの可能性を高めます。 中心前回の最近の fMRI 研究では、機能的結合研究が健康なボランティアと多発性硬化症患者を区別できることが実証されました。 機能的接続が初期アルツハイマー病の診断に役立つかどうかを判断するために、追加の研究が進行中です。

機能的接続性に関する最近の研究により、安静時に活動している脳の領域が特定されました。 これらの領域は、「デフォルト モード ネットワーク」(DMN) と呼ばれることがよくあります。 DMNの活動は、安静時の脳内で増加し、被験者が精神的な作業に集中すると減少します。 慢性疼痛患者の機能的接続性を調査した最初の fMRI 研究が、Journal of Neuroscience の最新号に掲載されました。 この研究では、慢性疼痛患者において機能的接続の異常なパターンが見られました。 具体的には、DMN の下方制御における機能不全が見られました。 慢性疼痛患者は、健康な対照者と同程度に内側前頭前野、扁桃体、後帯状皮質を不活性化しなかった。

大うつ病における機能的関連性を調査した唯一の fMRI 研究は、2007 年 9 月に発表されました。 この研究ではDMNの機能不全も指摘されています。 うつ病の被験者は、帯状皮質下、視床、眼窩前頭皮質、楔前部のネットワーク機能的接続が増加していることが判明した。 特に、帯状皮質下は、この領域への脳深部刺激が重度の難治性うつ病患者の症状を改善する可能性があることを示唆する最近の臨床試験の場所である。

近年、慢性疼痛やうつ病の治療のための麻酔への関心が高まっています。 慢性疼痛患者に対する低用量麻酔の無作為化試験は行われていないが、現在入手可能な証拠は、低用量麻酔が異痛症、痛覚過敏、および痛覚過敏の治療に最も効果的であることを示している。 うつ病に関しては、無作為化プラセボ対照二重盲検クロスオーバー研究が1件行われている。 うつ病の臨床試験では、強力かつ迅速な抗うつ効果が 1 回の静脈内麻酔から生じ、少なくとも 1 週間持続することが判明しました。

目的：

機能的磁気共鳴画像法 (fMRI) を使用して、安静時と麻酔鎮静後の人間の脳の機能的接続を検査します。

具体的な目的/仮説:

1. 3 つの研究グループ (健康なボランティア、慢性腰痛、難治性うつ病) の機能的接続の程度を測定します。
2. ベースラインの機能接続の違いを分析します。
3. IV 低用量麻酔鎮静後の機能的接続の変化を測定します。
4. 麻酔反応における研究グループの違いを文書化します。
5. fMRI の変化と治療効果の間の相関関係を測定します。

研究プロトコル:

この研究への参加には、4 回の主要な訪問と、オプションのフォローアップ訪問が含まれます。 最初の訪問は、構造化面接を使用して参加者の適格性を評価するためのベースライン面接セッションです。 2 回目の訪問は、fMRI センターでの最初の fMRI スキャンです。 3 回目の訪問は病院での麻酔薬の点滴です。点滴中の有害事象の管理は、麻酔後ケアユニット (PACU) の担当者によって監視されます。 4 回目の訪問は、fMRI センターでのフォローアップ fMRI スキャンです。 最終的な fMRI スキャンのために、fMRI センターで 1 週間のフォローアップ訪問がオプションで行われます。

fMRI 統計分析: 画像実験と被験者固有のデータの分析により、安静状態の機能的接続マップと脳血流 (CBF) の測定という個別の測定に対応するマップが得られます。 最終的な推論は、ボクセル レベルで、解剖学的に特定の関心領域 (ROI) に対して行われます。 ボクセルベースの分析は、注入前と注入後を表す統計パラメトリック マップ (SPM) と呼ばれる要約画像の生成を通じて実行され、2 つの患者グループのデータが利用可能になると、二元配置 ANOVA 結果が得られます。ケタミン注入状態と患者の診断（慢性疼痛または難治性うつ病）の評価。 ROI ベースの分析は、内省タスクで生成されたアプリオリに選択された前方辺縁系の対象領域と、文献で指定されているデフォルト モード ネットワークの解剖学的ノードによって駆動されます。