非侵襲性小脳刺激

非侵襲性小脳刺激法は、小脳の電気的活動を変化させるために、非侵襲性神経刺激技術を小脳に適用するものである。経頭蓋磁気刺激法（TMS）や経頭蓋直流刺激法（tDCS）などの技術を使用することができる。^[1]小脳は、その表層のニューロンの密度が高く、電気的特性があり、運動機能、認知機能、感情機能に関与する多数の閉ループ回路に関与しているため、神経疾患や精神疾患の神経調節の潜在的標的である。^[2]

小脳TMSは、実験研究が行われている比較的新しい分野です。科学文献のレビュー（2024年）では、さまざまな非侵襲性神経刺激技術の根底にあるプロセスの仮説が特定されています。^[3]データ分析により、ミトコンドリアの活動がこれらすべてにおいて中心的な役割を果たしていることが明らかになりました。この洞察と母胎児神経認知モデルの分析からの発見^[4]は、自然な脳刺激の仮説を構成しました。この仮説によると、母胎児バイオシステム内の音波、電磁場、化学相互作用の相互作用により、脳の振動が同期し、胎児の神経可塑性に影響を与えます。^[3]同時に、母親の意図的な行為中の生態学的ダイナミクスは、シナプス活動を適切な刺激に結び付け、胎児の神経系への手がかりを提供します。^[3]これらのプロセスにより、子供の神経系は適切な生物学的感覚を持って進化することができます。妊娠中、母親の体は、自然な神経刺激を提供して子供のバランスの取れた神経系を形成する一連の物理的相互作用を生み出します。^[3]そのため、子供の神経系のバランスの取れた構造は特定の認知機能とともに現れ、認知の始まりに貢献します。^[3]既存の神経刺激技術は、この普遍的な自然な一連の動作の例外的なケースにすぎず、妊娠中の神経系の発達における物理的相互作用の自然な流れの一部であると考えられています。 しかし、小脳TMSの治療効果についてはまだ十分な証拠がありませんが^{[5] 、}前頭葉の治療に使用されるTMSの他の臨床研究ではいくつかの成功した結果が報告されています。^[6]おそらく、自然な神経刺激特性がまだ考慮されていないためでしょう。

NICSは神経調節技術であり、多くの神経疾患や精神疾患に苦しむ患者の脳機能をリハビリする能力を示しています。^[7] NICSには主に3つの形式があり、経頭蓋磁気刺激（TMS）、経頭蓋直流刺激（tDCS）、経頭蓋交流刺激（tACS）です。^[1] NICSは、小脳の表層（小脳皮質）のニューロンの密度が高く、電気的特性があり、神経回路（運動機能、認知機能、感情機能に関与）へのネットワークがあるため、小脳をターゲットとしています。 ^[2]感覚運動機能と認知機能のリハビリに対する臨床試験の成功により、より多くのNICS研究が投資されています。^[8] NICSは、臨床治療にまだ含まれておらず、積極的に推奨されていませんが、複数の神経疾患と精神疾患を治療する可能性があります。これはNICS効果に関する偶発的な結論によるものです。^[9]これらの領域をターゲットとする最適なパラメータを確認して特定するには、さらなる研究が必要です。

最もよく知られている 3 つの NICS 法には、経頭蓋磁気刺激 (TMS)、経頭蓋直流刺激 (tDCS)、経頭蓋交流刺激 (tACS) があります。すべての方法では、小脳の関心領域をターゲットにします。ただし、これらの治療法の効果は全体的には完全には明らかにされていません。^[10]複数の理論が提唱されています。1) NICS は小脳ニューロンの興奮性と小脳と他の脳領域間の接続性に影響を及ぼし、それによって小脳の運動機能と認知機能が変わります。^[11] 2) NICS は可塑性 (刺激に応じて神経系が活動を適応させる能力) の変化を引き起こし、行動と認知に長期的な影響を及ぼします。^[12] 3) NICS は小脳内の特定の神経回路の活性化および/または抑制の選択性を誘導します。^[1]

TMSは磁場を利用して短時間の電気刺激を誘発し、大脳皮質内のニューロンを刺激します。^[15]これは電磁誘導によって大脳皮質をターゲットにします。その一般的なメカニズムは、コイルの形で磁場を頭皮に適用し、それが運動皮質に影響を与えることです。^[16] TMS自体は、磁石の強さ、パルス周波数、パルスパターン（rTMS）、磁気コイルの種類、刺激ターゲットに関してバリエーションがあります。^[17]ターゲットの使用に応じて、これらの要素をターゲット疾患に特化して操作できます。^[18]これはFDA承認済みの方法で、主にうつ病などの精神疾患に使用されます。^[18]

tDCSは、頭皮に弱い直流電流を流し、その電流が脳組織を流れて標的領域のニューロンの活動を調節するものである。^[19]小脳に向けられたtDCは、ニューロンの興奮性を高めたり抑制したりすることができる。^[20]これは電流に依存しており、陽極を標的領域に、陰極を参照領域に配置すると、標的領域ではニューロンの興奮性が高まり、参照領域では抑制される。^[21]

tACSは標的領域に交流電流を流すことで、神経振動を同調させることで脳領域の活動を調節し、小脳機能を高めると言われています。^[22]

NICS に関する最初の報告は、ドイツの神経学者オスカー・フォークトが初めて電気刺激を使用して小脳を刺激した 1960 年代初頭にまで遡ります。^[23]この研究の結果は、小脳の電気刺激が筋緊張と運動の変化を誘発する能力があることを示しました。^[23]しかし、侵襲的な手順を使用したため、研究の臨床応用と関連性は制限されていました。1980 年代の経頭蓋磁気刺激 (TMS) の開発により、NICS の応用に新たな可能性が開かれ、20 世紀後半に開発された脳画像技術により、小脳刺激が言語、感情、注意などの高次認知機能に及ぼす影響が明らかになりました。^[24] 1990 年代には、研究者がヒトに対する TMS の効果を研究し始めました。それ以来、NICS が小脳機能に与える影響と臨床的状況での可能性を探る広範な研究が行われてきました。^[25]

現在、NICS治療は、そのメカニズムに関する研究が不十分なため、医療従事者から積極的に推奨されていません。^{[9]しかし、このような技術の使用が}神経疾患や精神疾患の患者に実際に有益であると推測した臨床試験が複数あります。^[9]

TMSは、経口薬（抗うつ薬）が効かない大うつ病性障害の治療薬として米国食品医薬品局（FDA）に承認されている。 ^{[26]臨床試験ではさらに、}強迫性障害（OCD）、心的外傷後ストレス障害（PTSD）、統合失調症の改善に関して肯定的な結果が得られた。^[27] TMSは、慢性疼痛の治療や脳卒中リハビリテーションにおける潜在的な使用法についても調査されている。^[28]

tDCSは、うつ病、不安、慢性疼痛、脳卒中リハビリテーションなどの疾患の治療においても同様に良い結果を生み出しています。^[29]しかし、このような証拠は臨床診療で完全に実施するにはまだ不十分であり、そのためFDAの承認を受けていません。このような研究は今後さらに検討される必要があります。^[30]

tACSもこれに似ており、臨床試験では有望な結果が得られているものの、臨床現場でこれをさらに実践するには研究やメカニズムの理解が不十分である。^[31]

小脳性運動失調症は、随意運動を障害し、小脳に関連する変性疾患の複雑なグループです。^[9]小脳は運動協調、バランス、姿勢に重要な役割を果たしており、その機能不全が小脳性運動失調症を引き起こします。^[9]現在、この疾患に対する効果的な疾患修飾療法はありません。 ^[9]しかし、NICSは、これらの衰弱性疾患の患者の臨床症状に対処するための治療法としての可能性を示しています。^[9] TMSやtDCSなどのNICS技術の適用により、運動機能の改善を通じて症状の緩和が可能になりますが、臨床の場で広く利用できるようになるまでにはさらなる研究が必要です。^[9]

ジストニアは小脳機能障害に起因する多面的な障害であり、制御不能な筋収縮の発生が特徴です。^[32]障害後に小脳機能処理を回復する能力は、NICSが特定の患者のこれらの症状の制御を助ける潜在的な治療法であることを示唆しています。^[32] TMSとtDCSのアプローチは新しい治療ターゲットを提供しますが、これらのパラメータ内でNICSを使用する有効性は未確定です。^[32]

統合失調症は小脳の障害に起因する精神病であり、幻覚、歪んだ思考、妄想を特徴とする。^[33] tDCSのNICS技術は、症状を緩和し、認知機能、社会機能、行動機能、感情機能を高めるために統合失調症によく適用されている。^[33]しかし、tDCSの統合失調症に対する治療の可能性を調べるには臨床試験が必要である。^[33]

NICSは、切開や麻酔を必要とする侵襲的処置や治療法とは異なり、より安全な治療法です。^[9]これらの特徴により、NICSは比較的安全で、管理も簡単です。NICSは外来診療で行われることが多いため、患者は入院や鎮静の手間をかけずに治療を受けることができます。^[9]これは、非伝統的な治療法（手術や薬物の使用を避ける）を選択する患者にとって特に有用です。

NICSは患者にとって費用対効果の高い選択肢であると考えられています。これらの治療の費用は個々の患者によって異なる場合がありますが、代替手段が継続的な薬物療法または手術による治療である場合、累積的に見ると、これは依然として費用対効果の高い選択肢です。^[30]

このテーマに関する情報や研究は限られているものの、NICS は医療分野においてさまざまな神経疾患や精神疾患を改善する可能性を秘めています。

ほとんど安全であると報告されているにもかかわらず、副作用は依然として存在し、この治療法を受けるかどうかの患者の決定に影響を与えます。報告されている最も一般的な副作用は、頭痛、頭皮の不快感、チクチク感など、軽度で一時的なものです。しかし、誘発性発作、痛み、失神、一過性の軽躁病の誘発、難聴、一過性の作業記憶障害など、より重篤な副作用も報告されています。 ^[34]

このような影響は、研究、特に治療の有効性と最適な方法に関する情報が不足していることによるものです。強度、磁場と電流のターゲット領域、パルスの持続時間、治療の種類などの最適なパラメータを誘導する技術はまだ指定されていません。このような方法（特にRMSとtDCS）は、特定の領域を具体的にターゲットにしていないため、介入を必要としない脳の他の領域に影響を与えます。^[35]さらに、含まれる方法はすべての患者に一般化できるわけではありません。小脳刺激に対する反応には個人差が大きいため、患者の特定のターゲット領域を計算して決定する必要があります。^[9]この情報はまだ決定的ではなく、これを最適に決定する方法についてさらに研究する必要があります。

適切で健康な刺激に対する定義されていない線量 (時間とフィールドの技術的パラメータ) という前述の問題は、治療手順中に健康な細胞を破壊する可能性があります。現在の多くの非侵襲性電気療法および磁気療法では、刺激によって患者が脳内の自然電流および電磁場を何倍、さらには桁違いに超える強力な場に過度にさらされることになります。

これらの介入を実施するプロトコルが標準化されていないため、NICSは現在、臨床現場での応用には適しておらず、推奨されていません。^[11]効果的な治療を行うには、特定のプロトコルを各患者に実施する必要がありますが、これは大規模な集団では非現実的です。研究の結論が限定的で混在しているため、患者も医師もこれらの非侵襲的方法の使用や投資をためらう可能性があります。代わりに、経口薬や実践的な治療法など、より伝統的な侵襲的方法が好まれます。^[9]

• 脳深部刺激
• 経頭蓋交流刺激（tACS）
• 経頭蓋ランダムノイズ刺激（tRNS）