TMS-EEG Investigation of Cortical Activity Induced by Individualized rTMS in Patients with Prolonged Disorders of Consciousness

重度の脳損傷により、意識はあるものの反応がない状態、あるいは意識はあるが動いたり話したりすることができない状態になったとき、医学界ではこれを「遷延性意識障害」と呼びます。数十年にわたり、医師たちはこれらの患者の意識を取り戻すための信頼できる方法を見つけ出そうと苦闘してきました。いくつかの治療法は存在しますが、それらは多くの場合、患者独自の損傷に関わらず、あらゆる患者に対して脳の同じ部位を刺激するという「画一的な」アプローチに依存しています。この手法は、脳の損傷は一人ひとり異なるため、失敗に終わることが多く、多くの患者が明確な回復への道を失ったままになっています。科学者たちは以前から、意識を解き放く鍵は、単に特定の場所を刺激することではなく、残された健康な脳の部位が互いにどのようにまだ対話しているのかを理解することにあるのではないかと疑ってきました。もし医師が、どの特定の神経経路が信号を運ぶのに十分な強さをまだ保っているかを特定できれば、その情報を使ってネットワークの残りの部分を目覚めさせることができるかもしれません。

北京の宣武病院の研究チームは、反復経頭蓋磁気刺激法（rTMS）と呼ばれる技術を用いて、このアイデアを検証することに乗り出しました。この非侵襲的な治療法は、頭蓋骨に対して磁気コイルを押し当て、脳細胞を穏やかに刺激するものです。この研究において、研究者たちは、各患者の脳をマッピングして、刺激に最適な単一の場所を最初に見つけることで、治療を改善できるかどうかを調べたいと考えました。彼らは、少なくとも28日間、遷延性意識不明の状態にあった42人の患者を登録しました。治療を開始する前に、チームは、患者の脳の電気信号を聴くために、脳波計（EEG）と呼ばれる高感度な脳活動モニターを使用し、患者が休息している間の電気信号を測定しました。これらの信号を分析することで、チームは、どの領域が最も強力な「リーダー」として機能し、他のネットワークの部分へと最も多くの情報を送っているかを算出しました。ある患者にとって、この「リーダー」は脳の前部にありました。また別の患者にとっては、後ろの部分にありました。

患者は、異なるアプローチを比較するために3つのグループに分けられました。第1のグループは、EEGによって特定された最も強力なリーダーである脳領域に磁気コイルを正確に配置するという、新しい個別化された治療を受けました。第2のグループは、個々の脳のマップを見ることなく、ランダムに選ばれた一般的なターゲット領域にコイルを配置する標準的な治療を受けました。第3のグループは、音は鳴るものの脳には磁気パルスが伝わらない方法でコイルを保持される、偽の治療（プラセボ）を受けました。すべての有効な治療は10日間行われ、1日1回のセッションが行われました。成功を測定するために、研究者たちは、患者の聴覚、視覚、運動、またはコミュニケーション能力に改善が見られるかどうかを確認するために、「昏迷回復スケール改訂版（Coma Recovery Scale-Revised）」と呼ばれる詳細な尺度を使用しました。また、刺激に対する脳の反応をリアルタイムで見るために、磁気刺激と脳モニターを組み合わせた特別な方法を用い、刺激直後の電気的な波の強さと広がりを測定しました。

結果は、グループ間に明確な差があることを示しました。個別化グループと標準グループの両方において、行動スコアに有意な改善が見られ、これは、患者が以前よりも意識や相互作用の兆候を示したことを意味します。偽の治療を受けたグループには、そのような改善は見られませんでした。しかし、研究者が脳の働きをより深く調査したところ、個別化されたアプローチが際立っていました。脳モニターを用いたところ、個別化グループは刺激後、脳内でより強く、より長く続く電気的反応を示したことが分かりました。標準グループでは、活動の急激なバーストとその後の減衰が見られましたが、個別化グループの脳活動は、ネットワークを通じてより長い時間波及し続け、脳のより深い領域まで到達していました。これは、適切な「リーダー」となるノードを刺激することで、治療が信号を維持し、残された健康な接続を通じて信号を伝達させ、効果的に脳のより多くの部分を目覚めさせることができたことを示唆しています。

この研究はまた、これらの脳の変化と患者の回復との間に直接的な関連があることも発見しました。脳内の電気信号が強くなり、長く続くほど、患者の行動スコアは向上しました。この関連性は、個別化治療を受けたグループにおいて最も顕著でした。これらの知見は、全員に標準的な場所を選ぶという従来の方法は、個々の具体的な脳の配線に合わせて治療をカスタマイズすることに比べて効果が低いことを示唆しています。脳自身の電気的なマップを利用して刺激を誘導することで、医師は脳の残されたネットワークをより効率的に連携させることができるかもしれません。この研究は、意識の問題を解決したと主張するものではありませんが、固定されたターゲットから、個別の精密に基づいたケアへと移行することが、重度の脳損傷を受けた患者の回復を助けるための次の大きなステップになり得るという強力な証拠を提供しています。