プロポフォールによる麻酔導入中のEEG-fMRI実験
アルファ周波数における視床皮質の機能的接続の動態を調査するための、プロポフォール麻酔導入中の健康なヒトにおけるEEG-fMRIの同時研究
調査の概要
詳細な説明
この研究は、プロポフォールによる全身麻酔導入中の健康な皮質および皮質下の神経プロセスを調査することを目的としています。これは、高齢者の外科的介入後の一般的な認知障害である術後せん妄に臨床的に関連しています。
アルファ周波数帯域（約 8 ～ 13Hz）内の固有の神経振動は、EEG で測定でき、目を閉じて覚醒している安静状態の間、後頭電極で最高の出力（つまり、振幅）が示されます。 全身麻酔下、特にプロポフォールを使用した場合、これらの振動の力は後頭皮質では減少しますが、前頭皮質では増加します。 アルファ振動の生成の根底にある正確なメカニズムや麻酔下でのそのダイナミクスは完全には理解されていませんが、視床が脳全体のアルファバンドパワーのシフトを調節する重要な役割を果たしている可能性があることが示唆されています。
術後せん妄 (POD) は、意識、注意、覚醒の急性障害と変動的な進行を特徴とする外科的介入後の合併症です。 これは主に高齢の患者、特に既存の神経認知障害や神経変性疾患を患っている患者、複雑な処置や緊急処置を受けている患者によく見られます。 この疾患は、入院期間や死亡リスクの増加など、患者と医療システムに機能的および経済的負担を与えているにもかかわらず、治療の選択肢とリスク管理戦略は依然として限られています。 私たちの以前の研究や他のグループの研究のいくつかは、アルファ振動と POD に関連する臨床転帰との関連を強調しています。 たとえば、維持中および全身麻酔からの覚醒時の両方で、正面アルファ出力が低いと、POD のリスクが高くなります。 低い正面アルファ値は、POD の危険因子としてよく知られている術前の神経認知障害にも関連しています。 この関連性の生化学的性質はまだ不明です。コリン作動性システムのメディエーターとしての役割が示唆されています。
したがって、アルファ振動の生成の根底にあるメカニズムと全身麻酔下でのそのダイナミクスをより深く理解することで、POD の診断と治療の選択肢に新たな扉が開かれる可能性があります。
アルファ周波数で視覚刺激を適用した健常者に対する過去のEEG-fMRI実験に基づいて、研究者らは、(i) 特定の周波数でリズミカルに点滅する光を使用した視覚刺激は、後頭脳に信頼できる反応を引き起こすことを示しました。 (ii) この刺激に対する反応は、誘発電位/出力/コヒーレンス解析 (EEG) または機能的接続解析 (fMRI) によって評価できます。(iii) 視覚フリッカー刺激は、脳波および機能的共鳴磁気画像法 (fMRI) で測定されます。 /「個人アルファ周波数」（IAF）として知られる被験者の固有アルファ周波数に近いと、前頭葉や頭頂葉領域、そして最も重要なことには視床など、後頭皮質を超えた脳領域内で反応が生成され、以下との相互作用が示唆されています。そして、固有のアルファ振動を評価する方法。
研究者らは、プロポフォールで麻酔をかけた若くて健康な参加者に、参加者のIAF付近またはIAF付近で視覚的なちらつき刺激パラダイムを提示する同時EEG-fMRI研究を提案している。 私たちの実験デザインには、参加者が麻酔される前（覚醒前麻酔）と 3 つの異なる麻酔濃度（低、中、深）中の記録が含まれています。 機能的磁気共鳴分光法は、すべての状態を通じて安静状態中に取得されます。 刺激のない安静状態での麻酔後の覚醒記録も計画されています。 このアプローチにはいくつかの利点があります。 たとえば、同時取得により、視床などの皮質下領域を含むfMRIによる脳全体の解像度にアクセスしながら、EEGによって測定されたアルファ振動のダイナミクスを相関させることが可能になります。 これは、アルファ振動を生成する皮質神経プロセスと皮質下神経プロセスの間の相互作用を理解することに関連しています。
さらに、本発明は、IAFにおける我々の刺激方法が内因性アルファプロセスを強化するという事実を利用しており、これは麻酔下でのPODのリスクを軽減する治療法となる可能性がある。 さらに、機能分光学データを取得することにより、研究者は各状態における脳の生化学的変化を検出できます。 最後に、我々の実験デザインにより、第一に、プロポフォール麻酔導入中のアルファダイナミクスの時系列的な追跡が可能になり、第二に、介入後にデータを取得することで、研究者は麻酔前後のコントラストを即座に制御できるようになります。
参加者の安全のため、プロポフォール麻酔は、バースト抑制状態を誘発せずに深い濃度になるまで滴定され、挿管や人工呼吸サポートが回避されます。
この研究は、PODの潜在的な予防/治療選択肢の将来の開発に関連する、覚醒時および麻酔時の脳におけるアルファ振動プロセスの理解に向けた重要な一歩を表しています。
研究の種類
入学 (推定)
段階
- 適用できない
連絡先と場所
研究場所
-
-
Bavaria
-
Munich、Bavaria、ドイツ、81675
- 募集
- Klinikum rechts der Isar - Klinik für Anästhesiologie und Intensivmedizin
-
コンタクト：
- Central contact Anesthesiology and Intensive Care Medicine
- 電話番号：+49 89 4140 4291
- メール：AINS@mri.tum.de
-
-
München (Stadt)
-
München、München (Stadt)、ドイツ、80686
- 募集
- Technische Universität München
-
コンタクト：
- Juliana Zimmermann, MD. Ph.D.
- 電話番号：+49 89 4140 8681
- メール：juliana.zimmermann@tum.de
-
主任研究者：
- Gerhard Schneider, Prof. Dr. med.
-
主任研究者：
- Afra Wohlschläger, PhD
-
主任研究者：
- Juliana Zimmermann, MD. Ph.D.
-
主任研究者：
- Rachel Nuttall, Ph.D.
-
主任研究者：
- Svenja Letz, Dr. med.
-
-
参加基準
適格基準
就学可能な年齢
- 大人
健康ボランティアの受け入れ
説明
包含基準:
- 女性および男性の健康な個人 (ASA I: 米国麻酔科医協会の身体状態分類システムに従って評価され、非急性または慢性疾患)、非妊娠、非喫煙者、非薬物使用者で、アルコールをまったくまたは最小限しか摂取していない使用。
- 年齢：18歳から35歳まで
- 同意能力
- 詳細な説明後の書面による同意。
除外基準:
- すべての包含基準を満たさない個人
- 過去の脳手術
- てんかん発作の病歴
- 精神疾患または神経疾患の病歴
- 米国麻酔科学会の身体状態 I 以外の身体状態 (例: 重度の内臓疾患または全身疾患の存在)
- 薬物や薬物の慢性摂取（アルコール、マリファナ、コカイン、オピオイド、ベンゾジアゼピンなど）
- 聴覚障害または難聴の存在
- ドイツ語が流暢に話せない
- 悪性高熱症に対する既知の素因
- 肝性ポルフィリン症の過去の診断
- BMIが30kg/m2を超える
- 胃食道逆流の素因を伴う消化器疾患
- 気道困難が既知または疑わしい
- プロポフォールまたはプロポフォール注射用エマルション成分（すなわち、卵、卵製品、大豆、または大豆製品）に対する既知の過敏症
- アトピー/重度のアレルギー/喘息
- 心臓病学的異常: トルサード ド ポワント、QT 間隔の延長、出生時から存在する QT 変化。
- MRIの禁忌（ペースメーカー、人工心臓弁、心臓シール、動脈瘤クリップ、埋め込まれた磁性金属部品（ネジ、手術で使用したプレート）、人工内耳、金属スプリッター/手榴弾の破片、鍼針、インスリンポンプ、取り外しできないピアス、等）
- 妊娠
- 閉所恐怖症のある被験者
研究計画
研究はどのように設計されていますか？
デザインの詳細
- 主な目的：基礎科学
- 割り当て：なし
- 介入モデル：単一グループの割り当て
- マスキング：なし（オープンラベル）
武器と介入
参加者グループ / アーム |
介入・治療 |
|---|---|
|
実験的：健康管理
|
麻酔は催眠薬プロポフォールを使用して静脈内に導入されます。
この薬剤は全身麻酔を行うために日常の臨床現場で定期的に使用されており、意図された濃度は通常の臨床用量の範囲内にあります。
プロポフォールは、Schnider によって記載されているように (Schnider et al., 2016)、効果モードに設定された TCI を使用する灌流器を使用したターゲット制御注入 (TCI) を介して適用されます。
低濃度から開始して、効果部位の濃度を段階的に増加させて、Modified Observer's Assessment of Alertness and Sedation (MOAA/S) スケールで測定される目標鎮静レベルに達します。
私たちは、低 (MOAA/S=5-4)、中 (MOAA/S=3-2)、高 (MOAA/S=1) の 3 つの異なる鎮静レベルを目指します。
参加者は、麻酔前後の覚醒時など、さまざまな鎮静レベル中に光のちらつきとして視覚刺激を受けます。
刺激はどのような条件でも目を閉じて行われます。
|
この研究は何を測定していますか？
主要な結果の測定
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
|---|---|---|
|
固有のアルファ周波数での視覚刺激は、すべての条件（つまり、麻酔前の覚醒状態および低、中、高濃度でのプロポフォール鎮静）におけるフランカーと比較した脳波の同期の変化に関連します。
時間枠：12ヶ月
|
プロポフォール鎮静剤投与前、安静時閉眼ベースライン記録中および異なるプロポフォール鎮静レベル中、研究者らは、対照フランカー周波数と比較して、ベースライン固有アルファ周波数での視覚ちらつき刺激に対するEEGベースの振動反応の変化が見られると予想している。
これらの変化は、固有のアルファ振動とフリッカー刺激の間の相互作用を示唆しています。
|
12ヶ月
|
|
固有アルファ周波数での視覚刺激は、フランカー周波数と比較して、覚醒中および異なるプロポフォール鎮静レベル中に視床と皮質の間の機能的接続の変化を誘発します。
時間枠：12ヶ月
|
安静時のベースライン状態（すなわち、プロポフォール鎮静剤投与前）の間、研究者らは、後頭頭頂野と視床の間の機能的接続性、および後頭頭頂野と視床と前頭脳野の間の接続性の変化を予想している。
プロポフォール鎮静の増加に伴い、研究者らは、固有アルファ周波数フリッカー対フランカー周波数への接続性のこの選択的変化が減少すると予想しています。
|
12ヶ月
|
|
視床皮質の接続性の変化は、モダリティ (EEG および fMRI) を超えた固有のアルファ周波数によって誘発される同期性の変化を媒介します。
時間枠：12ヶ月
|
EEG と fMRI の同時分析: 安静ベースライン条件中 (つまり、プロポフォール鎮静剤投与前)、研究者らは、アルファ振動の仮想コヒーレンスに基づく位相結合が、刺激の繰り返しにわたる固有のアルファ周波数のちらつきに対する fMRI からの機能的接続性と共変することを期待しています。
研究者らは、モダリティ間で共変動する接続性をサポートする脳領域が視床に集中していると予想している。
プロポフォール鎮静の増加（MOAAS によって測定されるプロポフォール レベルが低、中、高に移行する）につれて、研究者らは、固有のアルファ周波数フリッカー周波数の接続性測定のこのクロスモダリティ共変動が変化すると予想しています。
|
12ヶ月
|
|
後頭皮質のコリン濃度はプロポフォール鎮静により変化する
時間枠：12ヶ月
|
研究者らは、プロポフォール鎮静の濃度が増加すると、後頭皮質のコリン濃度が変化すると予想しています。
|
12ヶ月
|
|
モダリティ (EEG および fMRI) を超えた固有のアルファ周波数によって誘発される同時性は、コリン濃度の変化と関連している
時間枠：12ヶ月
|
導出された測定値の統合：研究者らは、EEGからのアルファ振動の位相結合と、固有アルファ周波数での視覚ちらつき刺激に応答した視床皮質の機能的接続の変化の両方が、後頭皮質の分光法で測定されたコリン濃度の変化と相関すると予想している。
|
12ヶ月
|
|
プロポフォール鎮静の異なるレベルによる脳波の非周期的成分の同時変化: 脳波の非周期的活動は覚醒の潜在的なマーカーである
時間枠：12ヶ月
|
研究者らは、非周期的な 1/f 分布の傾きは、被験者全体のプロポフォール鎮静レベルの増加に伴って変化すると仮説を立てています。
|
12ヶ月
|
二次結果の測定
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
|---|---|---|
|
プロポフォール鎮静は、全体的な灰白質 fMRI 血中酸素レベル依存性 (BOLD) と CSF 流量信号の間の相関関係を変化させます。
時間枠：12ヶ月
|
約 10 年前、脳がどのように老廃物を除去するかを説明する新しいメカニズムが仮定されました (Iliff et al., 2012)。
これは「グリンファティック仮説」として知られており、脳全体の脳脊髄液（CSF流）の継続的な循環によって促進される、脳実質から末梢への老廃物の輸送で構成されています（Habilitz & Nedergaad 2021）。
この CSF の継続的な流れの駆動メカニズムの 1 つは、全体的な脳の活動です。
研究者らは、全体的な灰白質BOLDと安静状態のfMRI測定から得られるCSF流量信号との間の相関に対するプロポフォール麻酔の影響を研究することを目的としている。
このアイデアは、第 1 に、深い睡眠中にこれら 2 つの信号が高度に結合していること (Fultz et al., 2019)、第 2 に、アルツハイマー病などの神経精神疾患の際にはこの結合が減少することを示した、最近の影響力の大きい出版物から来ています (Han et al., 2019)。 al.、2021)。
|
12ヶ月
|
協力者と研究者
出版物と役立つリンク
一般刊行物
- Iliff JJ, Wang M, Liao Y, Plogg BA, Peng W, Gundersen GA, Benveniste H, Vates GE, Deane R, Goldman SA, Nagelhus EA, Nedergaard M. A paravascular pathway facilitates CSF flow through the brain parenchyma and the clearance of interstitial solutes, including amyloid beta. Sci Transl Med. 2012 Aug 15;4(147):147ra111. doi: 10.1126/scitranslmed.3003748.
- Hablitz LM, Nedergaard M. The Glymphatic System: A Novel Component of Fundamental Neurobiology. J Neurosci. 2021 Sep 15;41(37):7698-7711. doi: 10.1523/JNEUROSCI.0619-21.2021.
- Fultz NE, Bonmassar G, Setsompop K, Stickgold RA, Rosen BR, Polimeni JR, Lewis LD. Coupled electrophysiological, hemodynamic, and cerebrospinal fluid oscillations in human sleep. Science. 2019 Nov 1;366(6465):628-631. doi: 10.1126/science.aax5440.
- Han F, Chen J, Belkin-Rosen A, Gu Y, Luo L, Buxton OM, Liu X; Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative. Reduced coupling between cerebrospinal fluid flow and global brain activity is linked to Alzheimer disease-related pathology. PLoS Biol. 2021 Jun 1;19(6):e3001233. doi: 10.1371/journal.pbio.3001233. eCollection 2021 Jun.
研究記録日
主要日程の研究
研究開始 (実際)
一次修了 (推定)
研究の完了 (推定)
試験登録日
最初に提出
QC基準を満たした最初の提出物
最初の投稿 (実際)
学習記録の更新
投稿された最後の更新 (実際)
QC基準を満たした最後の更新が送信されました
最終確認日
詳しくは
この情報は、Web サイト clinicaltrials.gov から変更なしで直接取得したものです。研究の詳細を変更、削除、または更新するリクエストがある場合は、register@clinicaltrials.gov。 までご連絡ください。 clinicaltrials.gov に変更が加えられるとすぐに、ウェブサイトでも自動的に更新されます。