磁気脳刺激でより速く学習
ボーフムの研究者は、特定の神経細胞の活動を特異的に変える刺激パターンの効果を調査します
サイエンスフィクションのように聞こえるかもしれませんが、外部からの磁気刺激は特定の脳神経細胞の活動に特に影響を与える可能性があります。 脳で正確に何が起こるかは、これまでのところ不明でした。 教授の指示の下でボーフム医師。 Klaus Funke（神経生理学科）は、さまざまな刺激パターンがさまざまな細胞に作用し、それらの活動を抑制または増加させることを示しました。 特定の刺激パターンにより、ラットが学習しやすくなりました。この発見は、将来の脳刺激が脳の機能障害に対してより具体的に使用できるという事実に貢献する可能性があります。 研究者は、Journal of NeuroscienceおよびEuropean Journal of Neuroscienceに研究を発表しました。
磁気パルスは脳を刺激します
経頭蓋磁気刺激、または略してTMSは、脳神経細胞の無痛刺激のための比較的新しい方法です。 1985年にAnthonyBarkerによって最初に提示された方法は、頭蓋骨の真下にある皮質を刺激するために磁場を使用できるという事実に基づいています。 TMSは、診断、基礎研究、および潜在的な治療機器として使用されます。 診断に使用する場合、単一の磁気パルスを使用して、皮質領域で活性化される神経細胞の能力をテストして、疾患の変化を評価するか、投薬後または以前の脳の人工刺激後に使用します。 単一の磁気パルスを使用して、感覚、運動、または認知のタスクにおける特定の皮質領域の関与をテストすることもできます。これは、その領域の自然な活動を一時的に中断する、つまり一時的に「スイッチを切る」ためです。
繰り返される刺激は脳の活動を変化させます
反復TMSは、1990年代半ばから、人間の皮質で活性化される神経細胞の能力を具体的に変化させるために使用されてきました。「一般に、低周波刺激は細胞の活動を50 Hz、つまり50秒あたり5磁気パルス減少させます。 毎秒XNUMX〜XNUMXパルスのより高い周波数では、細胞の活動が増加します」とファンケ教授は説明します。 研究者は主に、いわゆるシータバースト刺激（TBS）などの特別な刺激パターンに関心を持っています。 XNUMXHzのバーストがXNUMXHzで繰り返されます。 「このリズムは、EEGで観察できるXNUMX〜XNUMXヘルツの自然なシータリズムに基づいています」とFunkeは言います。 効果は主に、そのような刺激パターンが継続的に与えられるか（cTBS、弱める効果）、または中断して与えられるか（断続的、iTBS、強める効果）に依存します。
細胞間の接触点が増加または弱まる
繰り返し刺激によって神経細胞の活動がどのように正確に変化するかはほとんどわかっていません。 細胞間の接触点（シナプス）は、繰り返しの刺激によって強化（シナプス増強）または弱化（シナプス抑制）されると考えられます。このプロセスは、学習においても重要な役割を果たします。 最近、TMSと学習の効果が人間で相互作用することが示されました。
抑制性皮質細胞は刺激に特に敏感です
Bochumの研究者は、人工皮質刺激が、使用される刺激プロトコルに応じて、特定の抑制神経細胞の活動を特異的に変化させることを初めて示すことができました。 神経細胞の刺激と抑制の相互作用は、脳が正常に機能するための必須の前提条件です。 抑制を専門とするニューロンは、興奮性のパートナーよりもはるかに多様な形態と活動構造を示します。 とりわけ、それらは細胞体で異なる機能性タンパク質を産生します。 彼の研究では、ファンケ教授はタンパク質パルバルブミン（PV）、カルビンジン-D28k（CB）およびカルレチニン（CR）の調査に焦点を合わせました。 それらは様々な阻害細胞によって活性依存的に形成されるため、それらの量は対応する神経細胞の活性に関する情報を提供します。
刺激パターンは特定の細胞に特別な影響を及ぼします
調査によると、たとえば、中断を伴う活性化刺激（iTBS刺激プロトコル）はPV形成をほとんど減少させるだけですが、連続刺激を減衰させる活動（cTBSプロトコル）または同様に1 Hz刺激を減衰させると、主にCB生成が減少します。減らす。 CR形成は、テストされた刺激プロトコルのいずれによっても変更されませんでした。 神経細胞の電気的活動の登録により、皮質活動の抑制の変化が確認された。
刺激後より速く学ぶ
European Journal of Neuroscienceに最近発表されたXNUMX番目の研究では、Funke教授のグループは、各トレーニングの前に活性化刺激プロトコル（iTBS）で治療した場合、ラットがより速く学習することを示すことができましたが、抑制性cTBSを使用した場合はそうではありませんでした。プロトコルが使用されました。 タンパク質パルバルブミン（PV）の最初に減少した形成は、学習手順によって再び増加したが、学習プロセスに関与する脳領域でのみ増加したことが示された。 特定の学習課題に関与しなかった動物では、刺激を活性化した後もPV産生は減少したままでした。 「iTBS治療は、最初は一般に特定の抑制性神経細胞の活動を低下させるので、その後の学習活動をより簡単に保存することができます」とファンケ教授は結論付けています。 「このプロセスは「ゲーティング」として知られています。 XNUMX番目のステップでは、学習アクティビティによって抑制とPV形成が再び正常化されます。」
将来的にはより具体的に扱う
反復TMSはすでに試験的に使用されており、脳の機能障害、特に重度のうつ病の治療での成功は限られています。 抑制性神経細胞の機能障害が統合失調症などの神経精神病において重要な役割を果たしていることも示すことができます。 「私たちの研究結果から脳の機能障害の新しい治療法を導き出すのは確かに時期尚早ですが、この発見は、おそらく将来のTMSのより具体的な応用に重要な貢献をします」とFunke教授は期待しています。
タイトル録音
ベナリ、A。、トリッペ、J。、ワイラー、E。、ミックス、A。、ペトラッシュ-パルウェス、E。、ギルザルスキー、W。、アイセル、UT、エルドマン、R。バースト経頭蓋磁気刺激年齢皮質抑制。 J. Neurosci。、印刷中。
Mix、A.、Benali、A.、Eysel、UT、Funke、K。（2010）連続的および断続的な経頭蓋磁気シータバースト刺激は、ラットの触覚学習パフォーマンスと皮質タンパク質発現を異なる方法で変更します。 In：Eur。J.Neurosci。 32（9）：1575-86 土井：10.1111 /j.1460-9568.2010.07425.x。 Epub 2010月18日。
出典：Bochum [Ruhr大学]
