麻酔と機能的接続: fMRI 変化の分析
麻酔と脳機能の接続性: 慢性疼痛と難治性うつ病における fMRI 変化の分析
機能的接続性は、脳の異なる領域間の神経活動の相関関係として定義されます。 いくつかの最近の研究では、安静時の脳組織に固有の低周波機能的接続領域が実証されています。 これらの振動は機能的磁気共鳴画像法 (fMRI) を使用して測定でき、脳の関連領域間で同期しているように見えます。
現在まで、低用量の麻酔が機能的結合に及ぼす影響を調査した研究者はいない。 この研究では、安静および低用量の麻酔薬による鎮静の条件下で人間の脳を画像化します。 取得された信号の品質が評価され、脳内の機能ネットワークが検査されます。 興味深いのは、低用量の麻酔薬の投与が脳の機能的結合を破壊するかどうか、そして機能的結合の破壊が報告されている麻酔薬の鎮痛効果や抗うつ効果の原因であるかどうかです。
この研究への参加には、対面面接、最初の fMRI スキャン、麻酔注入、2 回目の fMRI スキャンの 4 回の訪問が含まれます。 オプションで、注入後 1 週間にフォローアップ fMRI スキャンが行われます。
調査の概要
詳細な説明
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:
- 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。
- ベースラインの機能接続の違いを分析します。
- IV 低用量麻酔鎮静後の機能的接続の変化を測定します。
- 麻酔反応における研究グループの違いを文書化します。
- 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。
研究の種類
入学 (実際)
段階
- 適用できない
連絡先と場所
研究場所
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Michigan
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Ann Arbor、Michigan、アメリカ、48109
- University of Michigan - fMRI Laboratory
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参加基準
適格基準
就学可能な年齢
健康ボランティアの受け入れ
受講資格のある性別
説明
対照群：
包含基準:
(4) 狭くて密閉された空間に不安を感じることなく耐えられる能力。 (6) 英語が流暢であること。
除外基準:
- 妊娠中または妊娠しようとしている。
- 重度の頭部外傷の病歴;
- 体内に鉄金属が存在する可能性、e． g.動脈瘤クリップ、保持された粒子。または磁気共鳴（MR）信号を損なう金属（歯科用ハードウェアなど）。
- 喫煙量 > 1 日あたり 10 本
- 1日あたりのカフェイン摂取量はコーヒー2杯を超える
- 不安定な心臓の問題（例： 重度または十分に治療されていない高血圧、不安定な不整脈など）、または麻酔が禁忌となる併用薬
- 現在一般的な医学的疾患を患っており、生命を脅かす、または不十分な治療を受けている患者は除外されます：中等度から重度の慢性疼痛、骨折または悪性腫瘍の証拠、炎症性関節疾患、重度の身体障害（例：両側切断、失明）、病的肥満、自己免疫/炎症性疾患、心肺障害（狭心症、うっ血性心不全、COPDなど）、慢性腎不全、制御不能な内分泌疾患またはアレルギー疾患（甲状腺機能亢進症/甲状腺機能低下症、糖尿病、アレルギー性鼻炎など）、悪性腫瘍。
- 処方箋または非処方箋を問わず、向精神作用のある薬を服用している。
- 精神疾患または神経疾患の病歴;薬物乱用または依存症の病歴 尿毒物検査が陽性。
難治性うつ病グループ:
- 精神疾患の病歴と処方薬の使用を除き、上記の対照群スクリーニング基準をすべて満たしています
- 対象となる被験者は、精神障害の診断と統計マニュアル IV (DSM-IV) による、再発性または慢性、中等度から重度、精神病的特徴を持たず、薬剤耐性を伴う大うつ病性障害の診断を受けており、2 人の異なる精神科医の同意を得て受け入れられます。 この研究では、治療抵抗性は、適切な抗うつ薬試験が 2 回以上失敗したことと定義されます。
- DSM-IV で双極性障害、統合失調症、または統合失調感情障害と診断された患者は除外されます。 抗うつ薬または薬物誘発性の軽躁病または躁病の病歴は除外されます。
- 被験者は、尿毒物検査が陰性であり、少なくとも 3 か月間は併発物質乱用または依存症がないことが条件となります。
- 現在自殺の計画や意図はありません。
- I軸不安障害の併存診断は、現在の治療を必要としない場合には許可されます。
研究計画
研究はどのように設計されていますか？
デザインの詳細
- 主な目的：基礎科学
- 割り当て：非ランダム化
- 介入モデル：単一グループの割り当て
- マスキング：なし（オープンラベル）
武器と介入
参加者グループ / アーム |
介入・治療 |
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実験的：初回MRI
被験者は、定常状態を維持するために定常状態を維持するために、定常注入またはボーラス＋注入法で 40 分間にわたって送達される 0.5mg/kg の用量で静脈内ケタミン麻酔を受けます (初回導入 10 分、定常状態 30 分、合計 40 分)。
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被験者は定常状態を維持するために定常注入またはボーラス＋注入法で 40 分間かけて 0.5mg/kg の用量で静脈麻酔を受けます（初回導入 10 分、定常状態 30 分、合計 40 分）。
他の名前：
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実験的：最初の病院
被験者は、定常状態を維持するために定常状態を維持するために、定常注入またはボーラス＋注入法で 40 分間にわたって送達される 0.5mg/kg の用量で静脈内ケタミン麻酔を受けます (初回導入 10 分、定常状態 30 分、合計 40 分)。
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被験者は定常状態を維持するために定常注入またはボーラス＋注入法で 40 分間かけて 0.5mg/kg の用量で静脈麻酔を受けます（初回導入 10 分、定常状態 30 分、合計 40 分）。
他の名前：
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実験的：うつ病MRI
被験者は、定常状態を維持するために定常状態を維持するために、定常注入またはボーラス＋注入法で 40 分間にわたって送達される 0.5mg/kg の用量で静脈内ケタミン麻酔を受けます (初回導入 10 分、定常状態 30 分、合計 40 分)。
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被験者は定常状態を維持するために定常注入またはボーラス＋注入法で 40 分間かけて 0.5mg/kg の用量で静脈麻酔を受けます（初回導入 10 分、定常状態 30 分、合計 40 分）。
他の名前：
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この研究は何を測定していますか？
主要な結果の測定
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
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機能的な接続性
時間枠：8 分間のスキャン、1 日から 3 日の間に取得 (上記を参照)
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画像化実験と被験者固有のデータの分析により、別の測定値に対応するマップ、つまり安静状態の機能的接続マップが得られます。 興味深い結果は、ケタミンがデフォルトモードネットワークの前部領域（膝下前帯状皮質、sgACC）と後部領域（後帯状皮質、PCC）の間の機能的接続を低下させるかどうかです。 これは、機能的接続性相関の Z スコアです。 最初の fMRI の時点は次のとおりです: 時間 1: 注入の直前、時間 2: ウォッシュアウト後 (約 1 時間) 点滴終了から40分後）。 うつ病の時点は次のとおりです: 時点 1: 注入の 1 日前、時点 2: 注入の 1 日後 |
8 分間のスキャン、1 日から 3 日の間に取得 (上記を参照)
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協力者と研究者
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捜査官
- 主任研究者：Scott Peltier, PhD、University of Michigan
出版物と役立つリンク
一般刊行物
- Mayberg HS, Lozano AM, Voon V, McNeely HE, Seminowicz D, Hamani C, Schwalb JM, Kennedy SH. Deep brain stimulation for treatment-resistant depression. Neuron. 2005 Mar 3;45(5):651-60. doi: 10.1016/j.neuron.2005.02.014.
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- Tzourio-Mazoyer N, Landeau B, Papathanassiou D, Crivello F, Etard O, Delcroix N, Mazoyer B, Joliot M. Automated anatomical labeling of activations in SPM using a macroscopic anatomical parcellation of the MNI MRI single-subject brain. Neuroimage. 2002 Jan;15(1):273-89. doi: 10.1006/nimg.2001.0978.
- Peltier SJ, Kerssens C, Hamann SB, Sebel PS, Byas-Smith M, Hu X. Functional connectivity changes with concentration of sevoflurane anesthesia. Neuroreport. 2005 Feb 28;16(3):285-8. doi: 10.1097/00001756-200502280-00017.
- Lowe MJ, Mock BJ, Sorenson JA. Functional connectivity in single and multislice echoplanar imaging using resting-state fluctuations. Neuroimage. 1998 Feb;7(2):119-32. doi: 10.1006/nimg.1997.0315.
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- Genovese CR, Lazar NA, Nichols T. Thresholding of statistical maps in functional neuroimaging using the false discovery rate. Neuroimage. 2002 Apr;15(4):870-8. doi: 10.1006/nimg.2001.1037.
研究記録日
主要日程の研究
研究開始
一次修了 (実際)
研究の完了 (実際)
試験登録日
最初に提出
QC基準を満たした最初の提出物
最初の投稿 (見積もり)
学習記録の更新
投稿された最後の更新 (実際)
QC基準を満たした最後の更新が送信されました
最終確認日
詳しくは
本研究に関する用語
キーワード
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その他の研究ID番号
- U028860-MICHR-Pilot
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