高周波振動

高周波振動（HFO）は、神経細胞集団によって生成される、約80 Hzを超える周波数の脳波です。高周波振動は、脳波（EEG）、局所電場電位（LFP）、または皮質電気図（ECoG）の電気生理学的記録中に記録できます。これらは、鋭い波とさざ波（記憶の固定プロセスに関与する振動パターン）の間に生理学的状態に存在します。 ^{[1] HFOは、}てんかん発作などの脳の病態生理学と関連しており^[2]、発作開始時に記録されることがよくあります。これは、てんかん発作領域の識別のための有望なバイオマーカーになります。^{[3] [4]他の研究では、}精神障害におけるHFOの役割と、統合失調症の精神病エピソードへの可能性のある影響が指摘されています。^{[5] [6] [7]}

周波数帯域の従来の分類は、脳のさまざまな機能/状態に関連付けられており、デルタ、シータ、アルファ、ベータ、ガンマ帯域で構成されています。歴史的な理由により、初期の実験/医療セットアップでは高速周波数を記録する機能が限られていたため、30 Hzを超えるすべての振動は高周波と見なされ、調査が困難でした。^[1]電気生理学的セットアップの製造における最近の進歩により、高い時間的および空間的解像度で電位を記録し、単一細胞の活動電位のダイナミクスを「捉える」ことができます。神経科学の命名法では、約100 Hzとマルチユニット活動（> 500 Hz）の間にはまだ大きなギャップがあるため、これらの振動は高ガンマまたはHFOと呼ばれることがよくあります。

HFOはさまざまな細胞メカニズムによって生成され、多くの脳領域で検出できます。^{[8] [9]}海馬では、この高速ニューロン活動は、CA3領域の錐体細胞とCA1の樹状細胞の集団同期スパイクの効果であり、特徴的な振動パターンを引き起こします（鋭い波とさざ波を参照）。^{[10]記憶タスク（画像のエンコードと想起）中のHFOの発生は、}一次視覚野、大脳辺縁系、高次皮質領域の頭蓋内記録から人間の患者でも報告されています。^[11]約300 Hzの生理学的HFOの別の例は、パーキンソン病患者に対する高周波（130 Hz）深部脳刺激療法の主な対象となる脳領域である視床下核で発見されました。   ^[12]

ヒトの体性感覚皮質からのECoG記録は、正中神経刺激後の感覚誘発電位と体性感覚誘発磁場中にHFO（600 Hzにも達する）の存在を示している。 ^[13]これらの活動のバーストは、視床皮質ループによって生成され、視床皮質線維の高度に同期したスパイクによって引き起こされ、情報処理に役割を果たしていると考えられている。^{[14]体性感覚誘発HFO振幅の変化は、神経疾患のバイオマーカーとして使用できる可能性があり、特定の臨床状況での診断に役立つ可能性がある。}脳腫瘍のある腫瘍学患者の中には、腫瘍があった側でより高いHFO振幅を示した人もいた。この研究の著者らは、視床皮質経路が高速振動に寄与していることも示唆している。^[15]興味深いことに、神経刺激後のより高いHFO振幅（400〜800Hz）は、健康なサッカー選手やラケットスポーツ選手のEEG信号でも報告されています。^[16]

さまざまな精神疾患や神経疾患に関連する、人間の患者や動物の疾患モデルにおける HFO の病態生理学的タイプを報告する研究は数多くあります。

• 多発性硬化症患者の軽度脱髄では、感覚誘発性HFO（600Hz）の振幅異常が報告されている。^[17]
• HFO（>80 Hz）はてんかん発作の発症時に発生する。^{[18] [19]}
• 視床下核におけるHFO（200～500Hz）同期の乱れはパーキンソン病の症状と関連している。^{[20] [12]}
• HFOは心停止直後に脳のさまざまな領域で観察され、臨死状態と関連しています。^[21]
• 高振幅HFO（80～200Hz）バーストは、 PCPまたは麻酔下用量のケタミン（およびその他のNMDA受容体遮断薬）によって引き起こされる精神病様状態と相関している。^{[6] [22] [23]}

HFOリズム（130～180 Hz）は、局所的なNMDA受容体の遮断によって生じる可能性があることを示す研究が増えています。 ^{[25] [26] [27] [28]}これは統合失調症の薬理学的モデルでもあります。^{[26]これらのNMDA受容体依存性の高速振動は、}海馬、^{[29] 、} 側坐核^[6]、前頭前野領域を含むさまざまな脳領域で検出されました。 ^[30]このタイプのHFOはまだ人間の患者で確認されていないにもかかわらず、統合失調症や統合失調感情障害の治療に広く使用されている第二世代の抗精神病薬（クロザピン、リスペリドンなど）は、HFO周波数を低下させることが示されています。^[6]最近の研究では、嗅球構造におけるHFOの新しい発生源が報告されており、これは哺乳類の脳でこれまでに確認されたものよりも驚くほど強力です。^{[31] [32]}嗅球内のHFOは、呼吸リズムによって調節される局所興奮性抑制回路によって生成され、ケタミンキシラジン麻酔下でも記録される可能性がある。^[33]この発見は、嗅覚障害に苦しむ可能性のある統合失調症患者とその家族の初期症状を理解するのに役立つ可能性がある。^[34]

• デルタ波– (0.1 – 3 Hz)
• シータ波– (4 – 7 Hz)
• ミュー波– (7.5 – 12.5 Hz)
• SMR波– (12.5 – 15.5 Hz)
• アルファ波– (7 (または8) – 12 Hz)
• ベータ波– (12 – 30 Hz)
• ガンマ波– (32 – 100 Hz)