EEGおよびfNIRSに基づいて分析されたPD患者の認知および脳ネットワークに対するSTN DBSの影響

近年、脳深部電気刺激（DBS）は、従来の薬物療法による薬効低下後、または疾患の進行後に主に運動機能が低下するパーキンソン病（PD）患者の臨床症状を改善するための主要な治療法となっている。 しかし、DBS-STN が PD 患者の認知機能を促進するか損なうかどうかを調べる以前の研究では議論の余地がありました。 これまでの研究では、DBS が PD 患者の実行機能に影響を与える可能性があり、特定の脳領域が実行機能と密接に関連していることがわかっています。 この研究では、研究者らは脳波計機能的近赤外分光法（EEG-fNIRS）を使用して被験者の脳ネットワーク接続性を取得し、パーキンソン病患者の実行機能と脳ネットワーク接続性との関係の可能性を調査した。 DBS-STN の実行に影響を与える可能性のある脳ネットワーク接続を調査し、DBS の PD 患者の術後の実行機能を予測する。

障害のある単一の認知領域の中で、実行機能障害が最も一般的であり、症例の 70% 以上を占め、注意、作業記憶、視空間能力の障害もより一般的です。 実行機能の障害は、PD患者における最も特徴的な認知障害であり、前頭葉、頭頂葉、帯状回などの広範囲の機能的脳領域を設計する前頭線条体ループの完全性の破壊に関連しています。視床、黒質などに影響し、認知柔軟性、計画性、概念形成、作業記憶、学習能力の障害として臨床的に現れます。 実行機能障害は、特に複数のステップを特定の順序で統合する必要があるより複雑なタスクを実行する場合に、患者の社会的行動に深刻な影響を与える可能性があります。

これまでの研究では、特定の脳領域における脳ネットワークの接続性が認知機能と密接に関連していることがわかっています。たとえば、機能的MRIの血液酸素化信号に基づいた多くの臨床研究が行われてきましたが、電磁干渉に対する免疫力が低いため、電極が埋め込まれている患者は、 MRI を行うには DBS をオフにする必要があります。 反運動干渉が不十分であるため、機能的 MRI の DBS オフ条件下では一部の運動イメージと単純な指の動きしか取得できません。機能的 MRI は、時間分解能が低く、その能力が低いため、認知神経科学研究を制限する重要な問題となっています。タスクパラダイムにおける皮質脳血液酸素化信号の変化をリアルタイムで監視します。

したがって、この研究では、皮質酸素化を監視するために、高い時間分解能を備えた脳波検査（EEG）と高い空間分解能を備えた機能的近赤外分光法（fNIRS）を革新的に組み合わせた、多施設共同前向き無作為化並行対照等能性臨床試験を設計することを計画している。信号をリアルタイムで取得できるため、実行機能 (Stroop/TMT) の検査中に脳の電気生理学的信号と血液酸素化信号をリアルタイムで取得できます。 患者が実行機能検査（Stroop/TMT）を実行している間に脳内の電気生理学的信号変化と酸素化信号変化を同期的に取得し、実行機能中にリアルタイムのEEG-fNIRS脳ネットワークデータを取得することによる、認知機能のリアルタイム測定と評価テストは常に認知機能研究の高次の分野でした。 本研究では、PD患者における実行機能障害のメカニズムと、DBS-STNが実行機能の脳ネットワークメカニズムに影響を与えるかどうかを調査した。 (1)EEG-fNIRS技術によりPD患者の認知機能と認知機能の考えられる傾向を定量化すること、(2)外科的治療と保存的治療の間で脳機能ネットワーク接続レベルでの実行機能の違いがあるかどうかを説明することが期待されている。 (3) 短期学習効果の人為的交絡因子と以前の神経認知心理行動検査に精通した検査者を最小限に抑えるため、 (4) ) PD患者の皮質脳ネットワークの変化に関するDBSのメカニズムを調査し、認知機能に対する手術の干渉を回避または軽減し、個別化された手術計画を治療するための理論的基礎を提供する。

この研究では、研究者らは多施設共同、前向き、無作為化、並行対照臨床試験を計画しました。 合計 80 人の患者が無作為に DBS-STN グループに割り当てられました。 DBS 治療グループと非 DBS 治療グループは、術後 1 か月で定期的に DBS をオンにします。 経口投薬による日常的な保存的治療と患者の脳機能に関するデータは、ベースライン時、DBS 1 か月後 (DBS オン)、および認知検査 (Stroop/TMT) と組み合わせた同時 EEG-fNIRS バイモーダル技術によって収集されました。 DBS 後それぞれ 6 か月/12 か月。