シータ バースト刺激 (TBS) を使用したエピソード記憶の変調

目的と仮説 この研究の目的は、健康な高齢者 (hOA) のエピソード記憶 (EM) に対する経頭蓋磁気刺激 (TMS) の比較的新しいパラダイムであるシータ バースト刺激 (TBS) の効果を評価することです。

目的 1: 健康な高齢者のエピソード記憶 (EM) に対するシータ バースト刺激 (TBS) の効果を評価します。 仮説 1 - TBS の 1 回のセッションでベースラインと比較して EM が大幅に改善される。

目的 2: TBS を使用して、白質の完全性と課題検索の改善を関連付けます。 仮説 2 - 強力な白質 (WM) 路接続は、検索パフォーマンスの大幅な改善と相関します。

背景 アルツハイマー病 (AD) は、500 万人のアメリカ人が罹患しており、2,000 億ドル以上の費用がかかっています。 AD の最初の最も衰弱させる症状は、個人的な過去の出来事を思い出す能力、またはエピソード記憶 (EM) の深刻な欠損であり、最終的に患者は家族や友人から孤立し、独立して生活することができなくなります。 この EM 赤字は、主に内側側頭葉領域、特に海馬 (HC) の劣化を反映しています。 AD 治療は、脳の損傷がまだ小さい疾患進行の非常に早い段階で開始する必要があり、AD と診断できる最も初期の段階は、AD による軽度認知障害 (MCI-AD) として知られています。

最近、記憶障害を改善するために、さまざまな形態の非侵襲的脳刺激技術が健康な高齢者、AD および MCI-AD に適用されています。 これらの試験のほとんどは、左背外側前頭前皮質 (DLPFC) に適用される高周波反復経頭蓋磁気刺激 (rTMS) を使用しました。 これらの研究の少数は有益な効果を示していますが、TMSが高齢者集団に臨床的に関連する効果があるかどうか、および神経科学に基づくメカニズムがこれらの効果を説明するかどうかについて、かなりの疑問が残っています. EM を強化するために TMS を使用する際の障害は、EM にとって最も重要であり、初期の AD によって最も影響を受ける脳領域である海馬 (HC) が、TMS の直接的な影響を超えて脳の奥深くに位置していることです (頭蓋骨の約 1 インチ下)。 ある研究では、TMS による刺激のために海馬および海馬周辺領域を標的にしようと試みました。 彼らは外側頭頂皮質を刺激し、この領域と海馬/海馬周辺領域 (主に嗅内皮質) との間の機能的結合を利用して、連想記憶タスクのパフォーマンスを向上させました。 下縦筋束は、角回を海馬および海馬傍領域に接続し、刺激効果を皮質から皮質下構造に伝播する可能性がありますが、白質ニューロン集団に対する TMS への影響に関する研究は以下に詳述するように限られています。 白質路の神経細胞集団に対する TMS の効果は、最近、ラクトグラフィーと電界計算を使用してモデル化されました。これらのアプローチでは、運動閾値 (MT) の分散の何パーセントが白質路によって説明されるかを説明する必要があります。 .

TBS は TMS の強力なパラダイムです。 Huang らによる独創的な論文で詳述されているように、パラダイムには 2 つのパターンがあります: - 連続シータ バースト刺激 (cTBS) と断続的なシータ バースト刺激 (iTBS)。 前者は MEP の抑制をもたらし、後者は MEP の増加をもたらします。 iTBS は、50 Hz の刺激を 10 個のパケットで 2 秒間持続させます。 50 Hz で配信される各刺激バーストは、刺激配信の全体的な周波数を 5 Hz にする 200 ミリ秒ごとに与えられます。 したがって、刺激は、5 Hz (シータ周波数) で与えられるネストされた 50 Hz バースト (ガンマ周波数) を含みます。 治療結果の測定を行わなかったほとんどの調査研究では、40 秒の cTBS または 190 秒の iTBS が使用されています。 これらのパラダイムは両方とも、MEP に 60 分間の変化を引き起こすことが示されています。 刺激のパターンの変化も効果的ですが、その使用を正当化する研究は限られています. したがって、研究者は、海馬体に直接接続されている皮質領域である角回を標的とすることにより、健康な高齢者 (hOA) の海馬体の機能を刺激することを提案しています。 海馬形成への間接的な効果を高めるために、研究者は利用可能な最も強力なTMS技術である断続的なシータバースト刺激（iTBS）を使用します。

方法論 この研究は、健康な高齢者 (hOA) の EM に対する TBS の効果を評価するパイロット 1 になるように設計されています。 調査員は、30 人の参加者をスクリーニングして 20 人の被験者を選択する予定です。

スクリーニング潜在的な参加者は60〜80歳の年齢層であり、Cabeza Lab（Pro00005021）での以前の研究に募集された被験者を含み、したがって脳画像データがすでに収集されています。

研究手順 研究の１日目に、被験者は国立衛生研究所（ＮＩＨ）ツールボックスを投与される。 NIH ツールボックスは、iPad の利便性から認知機能を迅速に評価する神経行動測定の包括的なセットです。 NIH ツールボックスの管理に割り当てられた合計時間は 45 分です。 これに続いて、被験者は運動誘発電位（MEP）を実行した後、運動皮質に断続的なシータバースト刺激（iTBS）を投与されます。 これに続いて、再び運動誘発電位 (MEP) を測定します。 iTBS で運動誘発電位 (MEP) の 10% の増加を示さない被験者は、研究の以降の部分から除外されます。

私たちの研究では、断続的なシータ バースト刺激 (iTBS) として知られる特定の種類の TMS を使用しています。 研究の1日目に、被験者はどちらかの左側のiTBSを運動皮質に投与されます。 被験者は椅子に座ります。 筋電図 (EMG) 電極は、運動誘発電位 (MEP) 記録のために右手に適用されます。 iTBS の場合、アクティブな運動閾値は、このレビューで詳述されているほとんどのシータ バースト研究で使用されているように 80% になります。 被験者は、3 ～ 5 Hz で与えられる 50 Hz バーストを含む iTBS を 3 分間近く受信します。これには、19 のトレインと 600 のパルスが含まれます。 MEPがベースラインに戻るまで、対象は監視されます。 副作用のチェックリストは、実験セッションの開始時と終了時に完了します。 すべてのセッションは、プロトコル研究者の 1 人、またはプロトコル研究者が監督する訓練を受け、認定された研究助手によって行われます。

MEP で 10% の増加が見られる場合、被験者は、スクリーニング セッションの 1 時間後に、iTBS または左角回への偽刺激の 2 回目のセッションを受けます。 iTBS を受信した場合、これは 1200 パルスと 38 列の刺激に相当する 6 分間の刺激で構成されます。 MEPがベースラインに戻るまで、対象は監視されます。 副作用のチェックリストは、実験セッションの開始時と終了時に完了します。 偽刺激は、実際の刺激を受ける経験を模倣するために表面電極を使用します。 すべてのセッションは、プロトコル研究者の 1 人、またはプロトコル研究者が監督する訓練を受け、認定された研究助手によって行われます。 被験者は、刺激を伴うエピソード記憶課題の符号化試験と、刺激後の課題の検索部分を実行します。