7T fMRIを使用したヒト一次運動皮質に対する経頭蓋集束超音波の影響

背景と意義：

MRI は、皮質および皮質下の活性化の非常に詳細な空間マップを提供します。 そのため、MR スキャナーで tFUS を提供すると、tFUS の結果としての神経活性化に関する重要な情報を提供できます。 ただし、tFUS が検出可能な血中酸素レベル依存 (BOLD) 応答を生成できるかどうかは不明です。 ヒトでの予備的証拠 (Mueller et al. 2014b; Legon et al. 2015) は、おそらくトランスデューサーまたは音響強度レベル、採用されたパルス戦略、および/または信号対雑音比の悪さのために、ほとんど否定的な結果と非常に可変的な応答を示しています。 動物実験から、既知のシグナルがすでに存在する場合、tFUS からの BOLD 応答の変化を検出できることがわかっています。 ユーら。 (2011) 集束超音波がウサギの視覚野の視覚刺激によって生成された BOLD 信号を減衰させることを示しました。 したがって、BOLD 信号を生成する基礎となる脳の生理機能は同じであるため、この効果は人間に伝達可能であると仮定するのが合理的です。

ここでは、人間の一次運動 (M1) の BOLD 信号に対する tFUS の影響を調査する予定です。 M1 が選ばれた理由は 2 つあります。 1) M1 で BOLD 信号を生成するために筋肉収縮を使用すると、末梢筋電図 (EMG) での調査 tFUS が可能になり、2) 使用される筋肉組織に応じて皮質で空間的に特定の BOLD 応答を生成できるため、正確な空間マッピングが可能になります。の効果。 最初のポイントは、検出可能な効果が末梢筋肉組織で実証された場合、tFUS が皮質運動ニューロンおよび電気および電磁刺激と同様に下行運動路で動作するという重要な初期証拠を提供するため、非常に興味深いものです。 tFUS 神経調節効果を担当します。 2番目のポイントは、tFUSの空間選択効果を高精度で確認し、このデータからエネルギー/効果関数を確立できれば、tFUSエネルギーのスケーリングにつながり、抑制や興奮などの特定の効果を引き出すこともできます。

一緒に、この知識は、皮質刺激の tFUS をさらに促進し、人間の皮質下刺激の tFUS を進行させます。 この最後の進歩は、tFUS の大きな可能性です。 頭に取り付けるだけで、手術の代わりに脳のどこにでも正確な刺激を与えることができる小さなデバイスを想像してみてください。 これがこの研究の最終的な目標ですが、これを検討する前に、この研究提案からの詳細なデータが必要です。