刺激による前部大脳辺縁系ネットワークの変化 (Stim_Con)

世界中の 7,000 万人のてんかん患者 (PWE) の約半数は、精神的健康障害 (MHD) を併発しており、うつ病と不安症が最も蔓延していると推定されています。 MHD とてんかんはそれぞれ、仕事、社会的機能、身体障害、および死亡リスクの増加に重大な障壁をもたらします。 てんかんと不安症の病態生理学には同様の脳回路が関与していますが、感情調節機能障害を引き起こす特定のネットワーク障害を特定できれば、両方の症状の治療目標を決定的に知ることができます。 前頭大脳辺縁系ネットワーク（前頭前皮質、帯状皮質、島皮質、海馬、扁桃体）の混乱は、不安障害や感情反応制御の障害と関連しています。 同様に、てんかんは、感情処理の基礎となる前頭大脳辺縁系の機能と接続性の異常に関連しています。 さらに、発作制御が改善されると感情調節と不安症状の重症度も改善し、その逆も同様です。 このような証拠が集まっているにもかかわらず、PWE および MHD の感情調節機能不全を調節する前頭大脳辺縁系回路の破壊については、依然として十分に理解されていません。 提案されたパイロット研究の目標は、特定の脳領域の刺激がこれらのネットワークの機能と接続性、および対応する感情反応の制御を調節するかどうかをテストすることです。 私は、てんかん手術候補者の標準治療の一環として、UAB のてんかんモニタリング部門で利用できる立体脳波検査 (sEEG) という斬新かつ革新的なアプローチを活用することで、この研究の目標を達成します。

行動と認知の根底にある人間の脳機能をマッピングする神経記録は、脳ネットワークの組織化についての実質的な洞察を提供し、新しい介入を開発するための研究を開始するための出発点を提供しました。 さらに、人間の侵襲的な神経記録は、複雑な気分、感情、認知、行動の基礎となる神経回路への比類のない窓を高い空間的および時間的解像度で提供します。 これらの重要な機能の根底にある神経回路の評価も、てんかん治療のための切除手術を受ける患者の最善の臨床ケアにとって重要です。 特に、sEEG は、発作焦点をより適切に特定するために電極を脳に外科的に埋め込む、低侵襲性の臨床処置です。 埋め込み後の期間中、sEEG は脳全体に埋め込まれた深度電極のアレイから直接記録し、広範囲に分散した機能的脳ネットワーク内の時空間遷移を、比較的豊富なデータで可能なよりも細かい神経解剖学的 (ミリメートル) および時間的 (ミリ秒) スケールで捕捉します。標準的な機能神経画像処理 (fMRI など) および電気生理学技術 (EEG など)。 さらに、sEEG は、認知タスクへの影響を推定するために、異なる脳構造に穏やかな頭蓋内電気刺激を与えることにより、同じ電極を介してこれらの回路を刺激する機能を提供します。 したがって、sEEG は、脳の機能、接続性、行動間の相関関係を確立し、刺激によって操作された脳の行動をマッピングするための非刺激記録を介して、複雑な気分、感情、認知、行動の根底にある神経回路を探索するための強力なツールとして機能します。関係。 しかし、これまで感情プロセスの研究には限られた用途が利用されてきました。 パブロフの恐怖条件付けは、感情の学習、記憶、制御プロセスを研究するために人間と非人間の動物モデルの両方でよく使用される効果的で広く普及しているパラダイムです。 典型的なパブロフの恐怖条件付けパラダイムでは、条件付き刺激 (CS+) とも呼ばれる警告合図が、無条件刺激 (UCS) とも呼ばれる脅威 (例: 100 db の静音、0.5 秒) とペアになります。 明確な安全信号 (CS-) は、脅威の不在と組み合わせることができます。 これらの刺激のペアリング (条件付け試行) を繰り返すと、警告信号のみが条件付き反応 (CR) を生成し始めます。 CR は、多くの場合、警告の合図と脅威との関連性が学習されたことの証拠として扱われます。 ただし、無条件反応 (UCR) とも呼ばれる、脅威への反応における学習関連の変化が頻繁に観察されます。 脅威に対する反応の条件付きの減少は、脅威が警告の合図に従う場合（つまり、予測可能な脅威）の場合、脅威が安全な合図に従う場合や単独で提示される場合（つまり、予測不可能な脅威）。 脅威反応のこの条件付きの減少は、脅威に対する感情的反応を調節する能力の継続的な尺度を提供します。 さらに、このパラダイムは、fMRIを使用して健康な対照における感情反応の抑制と相関する前頭辺縁系ネットワークの機能と接続性を報告するために、私たちの研究チームによって利用されました。 しかし、前頭辺縁系脳領域の刺激を介して、実験者によって引き起こされる機能、接続性、および行動の変化を評価することは、この脳と行動の関係に関する因果仮説のより厳密なテストの重要な次のステップとなるでしょう。

側頭葉てんかん（TLE）は、治療抵抗性てんかんの最も一般的な形態です。 TLE患者は切除手術の可能性を考慮してsEEG評価を受けることが多く、感情過程における脳と行動の関係を評価するのに理想的な研究対象集団です。 TLE は、不安障害の併存率が高いことも特徴であり、感情プロセスの基礎となる前頭辺縁系回路内の機能不全に関連しています。 てんかんと不安の併存症は、不安の症状に関連する前頭辺縁系ネットワーク内の変化が大きく重なるために生じる可能性があります。 具体的には、帯状束を介した前頭葉と内側側頭領域（すなわち、前頭前皮質、帯状皮質、海馬、扁桃体）との接続は、発作の伝播や不安障害を含むTLEの併存症に関与する重要なネットワークです。 同様に、神経画像研究（つまり、fMRI）は、感情調節とこの前部辺縁系ネットワーク内の機能との相関関係を実証しました。 しかし、既存の神経画像技術や電気生理学技術は、時間分解能（fMRIで1～3秒のTR）や空間特異性（EEGでの広範な皮質評価）が低いことに加え、相関アプローチにより、実験者が操作する脳と行動の関係の評価には限界がある。 。 したがって、前部辺縁系の sEEG マッピングは、パブロフの恐怖条件付けの前後で感情反応の抑制を調節する機能と接続性の貴重な評価として機能します。 これらの患者のメンタルヘルス評価も実施することで、このプロジェクトは、てんかん、不安、健康な感情プロセスに関連するネットワーク機能をより深く理解するための貴重なモデルとして機能します。