薬物脳波検査

脳波記録法（EEG）は、頭皮の電極を通して生体脳の自発的なリズミカルな電気活動を記録する科学です。脳のリズムは、心臓の電気活動に似た起源を持っています。リズミカルな活動の周波数と振幅は、年齢、注意力、睡眠、酸素、二酸化炭素、グルコース、アンモニア、ホルモンの化学濃度によって変化します。脳機能に影響を及ぼす化学物質は、体系的かつ識別可能な方法で脳のリズムを変化させます。精神薬理学の基礎となる行動を変える新しい向精神薬が発見されるにつれ、それに伴うリズムの変化は薬物クラスに特有のものであることがわかりました。リズムの変化の測定は、薬物脳波の科学の基礎となりました。

脳波リズムの変化の定義が開発され、向精神薬を識別・分類し、麻酔の深さを監視し、けいれん療法（電気ショック）で誘発される発作の有効性を評価することができるようになりました。

脳からの電気活動の最初の記録は、1870 年代に露出した動物の脳組織から報告されました。1929 年、ドイツの精神科医ハンス・ベルガーは、頭皮に電極を付けて、無傷の人間の頭部から連続的な電気リズムを報告しました。連続的な電気活動は、眠気や睡眠、精神的な問題解決に応じて周波数と振幅が変化しました。てんかん患者では、高電圧の低周波の断続的な連続とバーストが記録されました。

1931 年の 3 番目の報告書で、バーガーはコカイン、モルヒネ、スコポラミン、クロロホルムによるリズムの変化を記録しました。各化学物質は異なる周波数と振幅のパターン、そして異なる行動を引き起こしました。

最初の臨床応用は、発作中の突然の高電圧低周波バーストの特定でした。発作は、自発的なものも、化学物質ペンチレンテトラゾール (メトラゾール) によって誘発されたものも、電気ショックの電気によって誘発されたものも、インスリンによって誘発された昏睡状態のものも含みます。1953 年にレセルピン、1954 年にクロルプロマジン、1957 年にイミプラミンが研究されたときに、個々の律動パターンが記述されました。

新しい向精神薬の EEG パターンから、その臨床効果が予測されました。1960 年代までに、向精神薬の EEG 分析は、新しい精神科治療を評価および特定する NIMH 早期臨床薬物評価 (ECDEU) プログラムの特徴となりました。化学研究所で開発された提案された向精神薬は、まず動物でテストされ、次に人間でテストされました。EEG の変化は、新薬の分類の基礎となりました。

ヒトボランティアの評価方法が開発され、急性単回投与と反復毎日投与の両方で、異なる投与量で安静時の被験者の変化を記録しました。観察された変化は既知の薬剤の変化と比較され、行動への影響が予測されました。体系的な変化が記録されなかった場合、その薬剤は臨床使用がないとみなされました。

投与スケジュールは最適化された。処方された治療に反応しなかった患者、つまり「薬物療法に抵抗性」とみなされた患者では、脳波検査で化学物質が識別可能な脳の変化を引き起こさなかったことが示された。

臨床前の動物実験では、EEG 記録は覚醒度や運動測定と関連付けられ、EEG パターンは「分離」している、つまり行動の変化とはほとんど関係がないという結論が出されました。しかし、人間の実験では、EEG 測定が覚醒度、気分、記憶、心理テストと関連していることが判明したため、「EEG と行動の関連」の理論が発展し、新薬の薬理学的 EEG 研究が継続されました。

この技術は麻酔に応用され、けいれん療法における個々の発作の有効性を特定したり、睡眠パターンの研究や、誘発電位と言語および心理テストとの関係を調べたりした。

患者、囚人、子供、ボランティアを対象に薬物や治療法をテストすることの倫理に対する社会的な態度の変化により、科学の継続的な発展とその放棄が妨げられました。

多剤併用療法と精神科有効薬の広範な使用により、精神科患者における個々の化合物の研究は困難になりました。その後、科学は覚醒した男性ボランティアに焦点を当てることに成功しました (女性の EEG は月経周期によって変化するため)。^{[引用が必要]}

警戒心。頭皮で記録された脳波は警戒心の変化に敏感です。被験者がリラックスして居眠りをしたときに鳴る手持ちのブザーを使用して、監視されたレベルの警戒心を維持するためのさまざまな方法が開発されました。

ボランティアのベースラインおよびプラセボ トレーニング。EEG は不安に敏感なので、最初のトレーニング セッションが標準手順になりました。ベースライン記録により、記録がユニークな被験者が特定されました。

EEG 記録。さまざまな電極配置がテストされました。一般的に、記録は前頭後頭誘導または前頭前野誘導を使用して行われました。標準的な EEG アンプが使用されました。

定量化と分析。当初、EEG 記録は紙に記録され、変化は目視で測定され、定規とノギスで点数が付けられていました。1960 年代までには、10 秒間隔の電子分析装置が「パワー」の変化を測定しました。その後、周期分析、パワー スペクトル密度、振幅分析を使用するデジタル コンピューター方式が続きました。

平均周波数、平均振幅、パーセント時間デルタ（1～3 Hz）、シータ（3.5～7.5 Hz）、アルファ（8～12.5 Hz）、ベータ1（13～21 Hz）、ベータ2（> 21 Hz）の量的変化、および10秒エポックでのバーストの存在は、パターンを識別するために一般的に使用されました。

予測パターン。これらの指標は、EEG の変化を一般的な向精神薬のクラス (最もよく使用されるのは抗うつ薬、抗不安薬、抗精神病薬、幻覚剤、幻覚剤、多幸薬、気分安定薬) と関連付けました。一時期、さまざまなクラスの薬物の薬物 EEG プロファイルは、活性向精神薬を特定するために積極的に使用されていました。

精神薬理学。薬理脳波研究は、新しい薬剤、投与量の範囲、効果の持続期間を臨床的に分類し、活性物質と不活性物質を区別するのに経済的に有用でした。成功した応用例のリストは広範囲にわたります。具体的な例としては、ミアンセリン (GB-94) とドキセピンがイミプラミン クラスの抗うつ薬として特定されたこと、フルトロリンがイヌでは活性があるにもかかわらずヒトでは活性がないことが判明したこと、および 6-アザミアンセリン (ミルタザピン) のラエボおよびデキストロ鏡像異性体の EEG 活性が前臨床試験で異なるにもかかわらず同等であったことが挙げられます。

さまざまな大麻製剤（ハシシ、マリファナ、テトラヒドロカンナビノール-∆-9 抽出物）の研究では、それぞれ EEG、心血管、臨床プロファイルで同じパターンが示されました。慢性的なハシシ使用者における大麻の急性投与では、耐性の発達が顕著でした。

オピオイド依存症の治療における麻薬拮抗薬（ナロキソン、シクラゾシン）およびオピオイド代替薬（メタドン、レボメタジル）の試験では、定量的 EEG 実験により、さまざまな投与スケジュールの拮抗作用および代替作用の効率が示されました。ナロキソンの用量設定試験では、単独で投与した場合は特定の CNS 効果は示されませんでしたが、オピオイドの投与量および過剰摂取では非常に効果的な拮抗作用が示されました。

けいれん療法。大発作は、電気ショック (電気けいれん療法、ECT) とインスリン昏睡における中心的なイベントです。この治療法は 1934 年に導入され、1940 年代までには治療中の EEG 記録に「大発作」として認識される典型的なてんかん発作の連続が示されました。1950 年代には、誘発発作の数日後に記録された発作間記録で、治療期間中に平均周波数が徐々に低下し、振幅が増大していることが示されました。これらの変化は、効果的な治療過程に不可欠な付随現象であり、徐々に低下しない患者は回復しませんでした。

1980 年代初頭、市販の ECT 装置には、EEG 特性と持続時間を測定する 2 チャンネル EEG レコーダーが搭載されていました。EEG 記録の品質は、「効果的な」治療の基準となりました。精神薬理学で使用されるものと同じ定量的測定法が、臨床 ECT で確立されました。

麻酔。麻酔段階の継続的な識別を監視するための特殊な機器は、現代の外科ユニットでは一般的です。

歴史。

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追加メモ。

• 関心のある科学者の会合は、1961 年にモントリオールで開催された世界精神医学会議と、1966 年にワシントン DC で開催された CINP 会議で始まりました。その後、IPEG (国際薬理脳波グループ) の 2 年ごとの会合が、主にヨーロッパのさまざまな都市で開催されるようになりました (<http://www.ipeg-society.org/>)。議事録は、Fink (1984) で引用されているさまざまな編集者によって巻単位で出版されました。
• ACNP は、一流の科学者とのインタビューを記録しました。トランスクリプトは、Ban T、Fink M. (編) の「神経精神薬理学の口述歴史: 最初の 50 年間: 神経生理学」に掲載されています。Brentwood TN: ACNP。第 2 巻: 319 ページ。
• Enoch Callaway、Max Fink、Turan M. Itil、A. Arthur Sugarman のビデオ インタビューは、<https://web.archive.org/web/20140507040813/http://www.acnp.org/programs/history.aspx> でオンラインでご覧いただけます。
• Fink M が Cole JO からインタビューを受けた。『神経精神薬理学の口述歴史 - 最初の 50 年間: ピア インタビュー』(Thomas A. Ban 編)、第 2 巻「神経生理学」(Max Fink 編)。ブレントウッド: アメリカ神経精神薬理学大学、2011 年、p. 7 - 20。
• Fink M が Healy D にインタビューを受けた。『神経精神薬理学の口述歴史 - 最初の 50 年間: ピア インタビュー』(Thomas A. Ban 編)、第 9 巻 - 「アップデート」(Barry Blackwell 編)。ブレントウッド: アメリカ神経精神薬理学大学、2011 年、p. 73 - 104。
• SBU図書館。1950年代から現在までのマックス・フィンクのアーカイブは、ニューヨーク州ストーニーブルックにあるストーニーブルック大学のフランク・メルヴィル記念図書館の特別コレクションに収蔵されている[1]。