TLEの認知機能障害と実行機能障害における睡眠アーキテクチャと内因性振動およびネットワーク接続

側頭葉てんかん (TLE) は、無秩序な神経ネットワーク活動と側頭葉発症発作によって特徴付けられます。 TLE 患者は、睡眠障害や認知障害などの身体を衰弱させる病気や病状を経験しており、日常の活動や生活の質が損なわれています。 これらの状態は、繰り返される発作と抗発作薬の長期的な結果である可能性がありますが、研究は、これらの状態が最初に認識される発作の前に発生し、発作治療が成功したとしても時間の経過とともに悪化する可能性があることを示しています. これは、初期の神経回路網の異常が発作の発生の根底にある可能性があることを示唆しています. TLE 患者は睡眠障害を経験し、記憶の統合と持続的な注意力が損なわれます。これらは両方とも TLE で損なわれます。 顕著な、まだテストされていない仮説は、発作間欠期てんかん様放電 (IED) を含む TLE 関連のニューラル ネットワーク活動が非急速眼球運動 (NREM) 睡眠アーキテクチャを中断し、記憶の統合と注意を妨げるというものです。 ただし、異常なニューラル ネットワーク活動が不規則な睡眠と TLE の認知に寄与する特定のメカニズムは、とらえどころのないままです。

パイロットデータは、タスクベースの機能的磁気共鳴画像法（fMRI）によって測定されるように、新たに発症したTLE患者が主要な前頭側頭神経ネットワークの活性化の低下に関連する認知障害を示すことを示しており、これは睡眠不足と正の相関があります. これらの新しくエキサイティングな発見は、TLE における認知処理の効果の低下に寄与する睡眠構造パターンを特徴付けることが、修正可能な睡眠バイオマーカーを特定し、最終的に TLE 患者の認知機能を改善するために重要であることを示唆しています。

この研究では、観察とメカニズムを調べる介入アプローチの両方を使用して、認知障害に直接寄与するTLEの睡眠アーキテクチャパターンを調査することにより、知識の既存のギャップに対処することを開始します. ノンレム睡眠では、脳波 (EEG) の徐波振動が位相ロックされ、睡眠紡錘波振動 (SW-SSO) と結合され、記憶の統合を促進し、注意力を向上させる可能性があります。 TLE では、IED や発作につながる無秩序なネットワークが、睡眠中の SW-SSO 結合の変化に寄与し、記憶と注意力の障害を引き起こす可能性があります。 一晩の音響刺激 (AS) は、健康な成人の認知能力を改善し、SW-SSO カップリングを強化することが実証されていますが、TLE では研究されていません。 この研究の中心的な仮説は、新たに診断されたTLE患者のネットワークの乱れが睡眠パターンの変化をもたらし、記憶の統合と注意力を混乱させるというものです。 この研究では、次の方法でこの仮説をテストします。(1) 計算 EEG を使用した TLE 睡眠パターンの特徴付け - 睡眠紡錘体密度、徐波電力、IED、および SW-SSO カップリング、(2) これらの TLE 関連の睡眠アーキテクチャの変化を認知処理に関連付ける。 (3) AS が TLE で SW-SSO 結合を強化するかどうかを判断する。 (4) AS が TLE の若年成人の記憶力と注意力を改善するかどうかを判断します。

まず、TLE の睡眠アーキテクチャ パターンを特徴付け、認知処理との関係を判断します。 新たに発症した TLE 患者と健康なコントロールは、睡眠紡錘体密度、徐波電力、IED、および SW-SSO カップリング (すなわち、位相ロック) を特徴付けるために、頭皮 EEG で監視された睡眠の一晩を受けます。

仮説: コントロールと比較して、TLE 患者は IED を示すだけでなく、睡眠紡錘体密度の低下と、SW-SSO カップリングの低下による徐波電力の低下を示します。 翌朝、fMRI を使用して、参加者が前の晩に学習した注意タスクと宣言的記憶想起を実行する際のネットワークの活性化を監視します。

仮説: コントロールと比較して、TLE 患者の睡眠中の SW-SSO カップリングの減少は、タスクベースの fMRI での活性化の減少、および記憶力と注意力の低下に関連しています。

次に、この研究では、睡眠アーキテクチャ パターンと TLE の認知処理に対する AS の効果を判断します。 新たに発症した TLE 患者は、クロス オーバー デザインの初期条件として AS または SHAM 刺激にランダムに割り当てられ、少なくとも 1 週間間隔を空けて、各条件で夜間の頭皮 EEG 監視睡眠を受けます。

仮説: AS は、SHAM と比較して、より高いレベルの SW-SSO 結合を示します。 翌朝、fMRI を使用して、参加者が前の晩に学習した注意タスクと宣言的記憶想起を実行する際のネットワークの活性化を監視します。

仮説: AS は SHAM と比較して、タスクベースの fMRI で活性化が増加し、記憶力と注意力が向上します。