ヒトにおける一次視覚野と一次聴覚野の経頭蓋超音波神経調節

この研究は、健康な成人ボランティアにおいて、低強度経頭蓋焦点超音波（tFUS）が脳活動に及ぼす影響を評価します。 経頭蓋超音波は、頭蓋骨を通して音響エネルギーを脳の小さな標的領域に送達する非侵襲的な技術です。 他の非侵襲的脳刺激法とは異なり、超音波はミリメートル単位の精度で深部および表層の脳構造に到達できます。

経頭蓋超音波は現在、慢性疼痛、依存症、うつ病を含む神経学的および精神医学的状態の潜在的な治療法として研究されています。 しかし、ヒトにおいて脳活動を増加させるか減少させるかに対する最適な刺激パラメータは、まだ十分に確立されていません。 この研究の目的は、どの超音波パルスパラメータがヒトの大脳皮質における脳活動の測定可能な興奮または抑制を生じさせるかを決定することです。

研究は、一次視覚野と一次聴覚野という2つの脳領域に焦点を当てます。 これらの領域は、刺激によって光の閃光を見たり音調を聞いたりするなどの知覚体験が生じる可能性があるため選択されました。 これらの知覚報告と脳記録を組み合わせることで、研究者は超音波が神経活動にどのように影響するかを直接評価できます。

参加者は3回の来訪を完了します。

1回目の来訪では、参加者はインフォームド・コンセント、視覚または聴覚機能のベースラインテスト、磁気共鳴画像法（MRI）を受けます。 MRIスキャンは、各参加者の個別の脳解剖を特定し、刺激標的を正確に位置決めするために使用されます。

2回目の来訪では、参加者は脳活動が脳波図（EEG）を用いて記録されている間、超音波刺激を受けます。 EEGは頭皮からの電気信号を測定する非侵襲的な方法です。 刺激前の視覚または聴覚刺激に対するベースラインの脳反応が記録されます。 その後、EEGが脳活動の記録を継続する間、短いバーストで超音波が送達されます。 参加者は刺激中に経験した感覚を報告するよう求められる場合があります。 刺激後、短期効果を評価するために追加のEEG記録と行動テストが実施されます。

3つの異なる超音波パルス持続時間が無作為の順序でテストされます。 各刺激条件は、休息期間で区切られた短いバーストで構成されます。 総刺激時間は制限され、条件間には休息間隔が設けられます。

3回目の来訪では、少なくとも1週間後に行われ、参加者は行動テストを繰り返し、構造的変化が生じていないことを確認するためのフォローアップ構造MRIスキャンを受けます。

この研究で使用される超音波強度は、診断用超音波に対する米国食品医薬品局（FDA）の確立された安全限界を下回っています。 空間ピークパルス平均強度（Isppa）と空間ピーク時間平均強度（Ispta）は、頭蓋骨による信号減衰を考慮する前であっても、FDAの曝露限界を下回るように維持されます。 機械的指数（MI）値も推奨される安全閾値を下回ります。 数千人の参加者を含む過去のヒト研究に基づくと、重篤な有害作用のリスクは非常に低いと考えられます。

潜在的なリスクには、一時的な頭皮の不快感、超音波ゲルによる軽度の皮膚刺激、または光の閃光や音などの一過性の感覚効果が含まれます。 これらのパラメータを使用したヒト研究では痙攣は報告されていませんが、超音波は脳活動を調節するため、他の非侵襲的脳刺激法と同様の理論的リスクが存在します。 参加者は全ての手順を通じて監視されます。

参加者への直接的な医学的利益はありません。 しかし、この研究からの知見は、神経学的および精神医学的障害に対する超音波ベースの治療法の開発を導き、標的脳刺激が感覚知覚にどのように影響するかの理解を改善するのに役立つ可能性があります。

収集されるデータには、MRI画像、EEG記録、行動パフォーマンス測定、および参加者報告の体験が含まれます。 全てのデータは、機関の方針に従ってコード化され安全に保存されます。