片頭痛におけるシングルパルス経頭蓋磁気刺激の皮質メカニズム

Cortical Mechanisms of Single-Pulse Transcranial Magnetic Stimulation in Migraine.

• Joseph O Lloyd
• Kim I Chisholm
• Beatrice Oehle
• Martyn G Jones
• Bright N Okine
• Adnan Al-Kaisy
• Giorgio Lambru
• Stephen B McMahon
• Anna P Andreou

抄録

片頭痛の治療には、後頭皮質へのシングルパルス経頭蓋磁気刺激（sTMS）が有効であるが、その作用機序や皮質効果はまだ解明されていない。しかし、片頭痛に対するsTMSの作用機序や皮質への影響はまだ解明されていない。カルシウムイメージングとGCaMP発現マウスを用いて、sTMSはニューロンを脱分極させず、血管緊張にも影響を与えなかった。しかし、sTMSの前処理は、片頭痛の前兆の相関関係にある皮質拡がり抑圧（CSD）波のいくつかの特徴に有意な影響を与えた。sTMSは、用量依存的に視覚野の自発的なニューロンの発火を抑制し、L-グルタミン酸誘発の発火を減衰させたが、GABAアンタゴニストの存在下では抑制されなかった。CSDモデルでは、sTMSはCSDの電気閾値を増加させたが、GABAアンタゴニストの存在下では増加しなかった。他の神経学的分野で適用されている従来のsTMSとは異なり、片頭痛の治療に使用されているものと同様の強度のsTMSは、皮質ニューロンを興奮させないが、自発的な皮質ニューロン活動を減少させ、GABA作動回路と相互作用することで、潜在的に片頭痛前兆の生物学的基質を抑制することを、ここで初めて報告した。

Single-pulse transcranial magnetic stimulation (sTMS) of the occipital cortex is an effective migraine treatment. However, its mechanism of action and cortical effects of sTMS in migraine are yet to be elucidated. Using calcium imaging and GCaMP-expressing mice, sTMS did not depolarise neurons and had no effect on vascular tone. Pre-treatment with sTMS, however, significantly affected some characteristics of the cortical spreading depression (CSD) wave, the correlate of migraine aura. sTMS inhibited spontaneous neuronal firing in the visual cortex in a dose-dependent manner and attenuated L-glutamate-evoked firing, but not in the presence of GABA antagonists. In the CSD model, sTMS increased the CSD electrical threshold, but not in the presence of GABA antagonists. We first report here that sTMS at intensities similar to those used in the treatment of migraine, unlike traditional sTMS applied in other neurological fields, does not excite cortical neurons but it reduces spontaneous cortical neuronal activity and suppresses the migraine aura biological substrate, potentially by interacting with GABAergic circuits.