経頭蓋磁気刺激：その目的と種類 - 神経心理学 - 2025

経頭蓋磁気刺激は、非技術である - している侵襲的脳刺激想定し、近年の大幅な増加を、研究の分野では、だけでなく、リハビリと治療の探査と臨床領域ではないだけ。

このタイプの脳刺激技術により、頭蓋骨を貫通して直接脳に到達する必要なしに、脳活動を調節することができます。

脳の研究手法にはさまざまな手法がありますが、最も使用されているのは経頭蓋直流刺激（tDCS）であり、大部分は経頭蓋磁気刺激で​​す（Vicario et al。、2013）。

経頭蓋磁気刺激は何に使用されますか？

それらの神経調節能力により、これらの技術は、パフォーマンスを改善する目的で、さまざまな脳機能（運動能力、視覚、記憶、言語、または気分）の探索と変調に使用できます（Pascual Leone et al。、2011 ）。

健康な成人では、それらは一般的に皮質の興奮性を監視するために、そして脳の可塑性を誘発する神経調節技術として使用されてきました。しかし、小児集団におけるこれらの技術の使用は、損傷した機能をリハビリするために、いくつかの疾患の治療に限定されています（Pascual leone et al。、2011）。

現在、その使用は、小児期および青年期の多くの神経学的および精神医学的疾患が脳の可塑性の変化を示すため、精神医学、神経学、さらにはリハビリテーションの分野にも拡大しています（Rubio-Morell et al。、2011）。

改善していると思われる認知機能の中​​には、パーキンソン病、脳卒中後の運動制御、失語症、てんかん、うつ病などによって引き起こされるものがあります（Vicario et al。、2013）。

脳の可塑性の概念

脳の可塑性は、中枢神経系の固有の特性を表します。環境の要求に応じて構造と機能を変更することにより、脳回路の確立と維持に不可欠です（Pascual Leone et al。、2011）

脳は、増強、弱体化、剪定、シナプス接続の追加、または神経発生などのメカニズムを使用して、そのアーキテクチャと回路を適応させ、損傷後の新しいスキルまたは適応の獲得を可能にする動的臓器です。これは、脳の損傷を学習、記憶、再編成、および回復するための不可欠なメカニズムです（Rubio-Morell et al。、2011）。

ただし、非定型の可塑性メカニズムの存在は、病理学的症状の発症を示唆している可能性があります。過剰な可塑性または過形成は、脳の構造が不安定であり、最適な認知機能に不可欠な機能システムが影響を受ける可能性があることを意味します。

一方、可塑性または形成不全の不足は、行動レパートリーを環境に適応させるために有害である可能性があります。つまり、変化する環境需要に適応できない（Pascual leone et al。、2011）

精神疾患の病因の最新の見解は、これらの変化を、局所的な構造変化や神経伝達としてではなく、特定の脳回路の疾患に関連付けます（Rubio-Morell、et al。、2011）。

したがって、脳刺激法は、長期的な変化を誘発し、それによって各個人の状況を最適化する能力により、最終的には可塑性の変調に基づいた介入を可能にすることができます（Pascual leone et al。、 2011）

経頭蓋磁気刺激とは何ですか？

経頭蓋磁気刺激は、焦点があり、痛みがなく、安全な手順です（記事Rubio-Morell et al）。その神経調節能力により、皮質の興奮性状態の変化を通じて脳の可塑性のレベルで一時的な変化を生み出すことができます（Rubio-Morell et al。、2011）。

これは、銅コイルが接続された個人の頭皮に、高速で変化する電磁パルスを適用することにより、離散領域に電流を生成するために使用される手順です。

電磁界は皮膚と頭蓋骨を貫通して大脳皮質に到達し、ニューロンの興奮性のレベルの変化に影響を与えます。

経頭蓋磁気刺激と磁場のアプリケーションで使用されるデバイスはさまざまです。一般に、刺激装置は、頭皮の表面に適用されるさまざまな形状とサイズの刺激コイルを使用します。

コイルは、プラスチック金型で絶縁された銅線で構成されています。最も広く使用されているコイル形状は、円形および8字型のコイル（手動マノロ）です。

経頭蓋磁気刺激の原理

この手法はM.ファラデーの電磁誘導の原理に基づいています。そこから、時間に応じて急速な振動を示す磁場が、下にある大脳皮質のニューロンに小さな頭蓋内電流を誘導することができます。

使用される電流は、特定の領域で頭皮に適用される磁場であり、受信した電流と平行で反対方向の電流を大脳皮質に誘導します。

刺激電流が運動皮質に集中し、最適な強度が使用されると、運動反応または運動誘発電位が記録されます（Rubio-Morell et al。、2011）。

経頭蓋磁気刺激の種類

経頭蓋磁気刺激の1つのタイプは反復的（rTMS）で、これは複数の電磁パルスをすばやく連続して加えることで構成されます。これらのパルスが放出される刺激周波数に応じて、それは異なる変化を引き起こします。

• 高周波刺激：刺激が毎秒5個を超える電磁パルスを使用する場合、刺激された経路の興奮性が増加します。
• 低レートペーシング：ペーシングが1秒あたり1パルス未満を使用すると、ペーシングされた経路の興奮性が低下します。

このプロトコルが適用されると、被験者に堅牢で一貫した応答を誘発し、刺激パラメーターに応じて運動誘発電位の振幅の増強または抑制につながる可能性があります。

シータバースト刺激（TBS）として知られているrTMSプロトコルは、動物モデルで長期増強（PLP）および長期鬱病（DLP）を誘発するために使用されるパラダイムを模倣しています。

継続的に適用すると（CTBS）、刺激は振幅の著しい減少を示す電位を呼び起こします。一方、断続的に適用すると（ITBS）、より大きな振幅の電位が識別されます（Pascual leone et al。、2011）。

経頭蓋磁気刺激、脳波記録（EEG）および磁気共鳴画像（MRI）技術

経頭蓋磁気刺激とEEGのリアルタイム統合は、健康で病気の被験者の局所皮質反応と分散型ネットワークダイナミクスに関する情報を提供します。

経頭蓋磁気刺激とMRIを結果の尺度として使用すると、さまざまな高度な技術を実装して、さまざまな脳領域間の接続ネットワークを識別および特徴付けることができます。

したがって、いくつかの研究は、脳ネットワークのアーキテクチャが正常な老化中に変化し、統合失調症、うつ病、てんかん、自閉症スペクトラム障害または赤字障害などのさまざまな神経精神状態の患者で異常になる可能性があることを示しています。注意と多動。

脳刺激と病理

経頭蓋磁気刺激の主な用途の1つは、脳の可塑性の機能に影響を与える可能性があるさまざまな発達障害、神経精神障害、または後天性脳損傷によって引き起こされるパフォーマンスまたは症状を改善するためのアプリケーションです。

血管疾患

血管疾患の病理は半球の不均衡に関連しており、損傷した半球の活動は反対側の相同領域の活動の増加によって補償されます。

rTMSプロトコルを適用したさまざまな研究は、運動症状のリハビリテーションの可能性を示しています：握力の増加または痙性の減少。

てんかん

てんかんは、大脳皮質の興奮性亢進によるけいれん発作の苦しみを伴う病理です。

病巣型てんかんの小児年齢の患者を対象としたさまざまな研究により、てんかん発作の頻度と期間の大幅な減少が示されています。ただし、すべての参加者が系統的に削減されていないため、この結論は一般化できません。

ADHD

注意欠陥多動性障害は、特に背外側前頭前野のさまざまな経路の活性化低下に関連しています。

Weaver et al。による研究は、さまざまな経頭蓋磁気刺激プロトコルの適用後のADHD患者の全体的な臨床改善と評価尺度の結果を示しています。

松明

自閉症スペクトラム障害の場合、一般的なガンマ活動の増加が説明されます。これは、これらの個人が提示するさまざまな注意、言語、または作業記憶の変化に関連している可能性があります。

さまざまな調査は、ASDの子供における経頭蓋磁気刺激の治療的使用の利点を示唆しています。参加者は、ガンマ活動の大幅な改善、行動パラメータの改善、注意力の改善、さらには語彙習得に関連するスコアの増加を示しています。

ただし、少数の研究とさまざまな刺激プロトコルの使用により、その治療用途に最適なプロトコルを特定することはできませんでした。

うつ病

子供と青年のうつ病は、背外側前頭前皮質や辺縁系領域などのさまざまな領域の活性化の不均衡に関連しているようです。具体的には、左側の領域では活動低下があり、右側ではこれらの構造の活動亢進があります。

利用可能な研究は、rTMSプロトコルの使用の臨床レベルでの影響の存在を示唆しています：症状の軽減、改善そして臨床的寛解さえ。

統合失調症

統合失調症の場合、一方では左側頭頂頭頂皮質の興奮性の増加が確認され、一方で陽性症状に関連し、他方で陰性症状に関連して左側前頭前野興奮性の減少が確認されています。

小児集団における経頭蓋磁気刺激の効果に関する結果は、陽性症状、幻覚の減少の証拠を示しています。

制限事項

全体として、これらの研究は脳刺激技術の可能性に関する予備的な証拠を示しています。しかし、一般的に深刻な病状に関連する、または薬物治療が有意な効果をもたらさない刺激技術の乏しい使用を含む、さまざまな制限が確認されています。

一方、結果の不均一性と使用されるさまざまな方法論により、最適な刺激プロトコルを特定することが困難になります。

今後の研究は、経頭蓋磁気刺激の生理学的および臨床的効果についての知識を深める必要があります。

参考文献

1. Pascual-Leone、A.、Freitas、C.、Oberman、L.、Horvath、J.、Halko、M.、Eldaief、M.、Rotenberg、A.（2011）TMS-EEGとTMS-fMRIを使用して、健康と病気の年齢範囲全体にわたる脳皮質可塑性とネットワークダイナミクスを特徴付けます。脳Topogr。（24）、302-315。
2. ルビオモレル、B。、ローテンベルク、A。、エルナンデスエクスポシト、S。、およびパスクアルレオーネ、Á。（2011）。小児精神障害における非侵襲的脳刺激の使用：新しい機会と診断および治療上の課題。Rev Neurol、53（4）、209-225。
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4. Vicario、C。、およびNitsche、M。（2013）。小児期および青年期の脳疾患の治療のための非侵襲的脳刺激：最先端の技術、現在の限界、および将来の課題。システム神経科学のフロンティア、7（94）。
5. 画像ソース。