非侵襲的時間干渉刺激: 脳深部のターゲットを標的とする連想記憶の調節 (Deep-HiPs)

アルツハイマー病とその前臨床段階は、海馬とデフォルト モード ネットワーク [1] の進行性の神経変性変化によって特徴付けられ、その結果、エピソード記憶とその中心部分である連想記憶 [1,2] の機能障害が生じます。 連想情報の符号化は、下前頭皮質、紡錘状皮質、内側側頭葉、運動前野、および楔前部を含む後頭頂皮質を含む分散型脳ネットワークで発生します[3,4]。 以前の研究では、非侵襲的な脳刺激のツールを介して皮質海馬回路内の特定のノードを標的とすることにより、連想記憶 (AM) のパフォーマンスを操作できることが示されています [5-8]。現在の非侵襲的刺激技術によってアクセス可能。 一時的干渉刺激 (TIS) などの非侵襲的な経頭蓋電気刺激の新しいモダリティは、焦点を損なうことなく、より深い脳構造を刺激する見込みがあります [9]。

TIS は、比較的低い損失で透過できる高周波に依存しています。 皮膚電極の 2 つ (またはそれ以上) のペアによって放出される高周波キャリア (>1 kHz) は、深部末梢神経ターゲットに一時的に干渉する可能性があります。 有効な刺激周波数は、キャリア間のオフセット周波数に等しくなります。 フィールド方向と周波数オフセットを制御することにより、建設的干渉のホット スポットを正確にターゲットにすることができます。 この方法の重要な点は、1 kHz を超える周波数の搬送波を使用することです。 この範囲を超える周波数は、刺激がなく、損失が比較的少ないパススルー組織と見なされます。 これらのより高い周波数は神経組織を刺激しませんが、2 つの位相シフト周波数の干渉エンベロープは、オフセット (別名「ビート」) 周波数を 100 Hz 未満に調整できるため、活動電位を誘発する可能性があります。 最新の研究では、健康な若年成人の一次運動皮質 [10] または運動線条体 [11] に TIS を適用すると、行動にプラスの効果があることが示されました。 今日まで、TIS が AM に及ぼす影響を調査した研究はありません。

具体的な目的は次のとおりです。1) 皮質海馬回路の深部構造を対象とする概念実証研究で、新しい一時的干渉刺激 (TIS) 技術を実装します。健康な高齢者の連想記憶を調節することを目的としています。 2) TIS 効果の神経基盤を調査し、EEG/fMRI 技術を使用して、より良い時間干渉刺激結果と最適な候補者の選択に関連するバイオマーカーを見つける

1. サラミ、アリレザ 他「上昇した海馬の静止状態の接続性は、老化における神経認知機能の欠如の根底にあります。」 全米科学アカデミー議事録 111.49 (2014): 17654-17659。
2. Preston、A. R.、および Eichenbaum、H. (2013)。 記憶における海馬と前頭前皮質の相互作用。 現在。 生物。 23、R764-R773。 ドイ: 10.1016/j.cub. 2013.05.041
3. Eichenbaum、H. エピソード記憶における前頭前野と海馬の相互作用。 ナット。 Ｒｅｖ．Ｎｅｕｒｏｓｃｉ． 18、547-558（2017）。
4. ワーグナー、AD、他。 エピソード記憶検索への頭頂葉の寄与。 トレンド社 科学。 9、445-453（2005）。
5. コッホ、ジャコモ 他「楔前部の経頭蓋磁気刺激は、前駆期アルツハイマー病の記憶と神経活動を強化します。」 ニューロイメージ 169 (2018): 302-311.
6. ラング、ステファン、他。 「シータバンド高解像度経頭蓋交流刺激は、経頭蓋直流刺激ではなく、連想記憶のパフォーマンスを向上させます。」 科学レポート 9.1 (2019): 1-11.
7. 王、ジェーン X.、他。 「皮質と海馬の脳のネットワークと連想記憶の標的を絞った強化。」 サイエンス 345.6200 (2014): 1054-1057.
8. 王、彼、他。 「皮質と海馬の脳の接続性に基づく反復的な経頭蓋磁気刺激は、顔を手がかりにした単語ベースの連想記憶を短期的に強化します。」 ヒューマンニューロサイエンスの最前線 14 (2020)。
9. グロスマン、ニル、他。 「一時的に干渉する電場による非侵襲的な脳深部刺激」。 セル 169.6 (2017): 1029-1041.
10. マ・ルウ 他「人間の運動皮質における高ガンマおよびベータ時間干渉刺激は、運動機能を改善します。」 bioRxiv (2021)。
11. ウェッセル、マクシミリアン・ジョナス 他「運動線条体に対する一時的干渉 (TI) 刺激効果の証拠。」 Brain Stimulation: Basic, Translational, and Clinical Research in Neuromodulation 14.6 (2021): 1684.