ヒトの視床下核におけるβバーストの進化に伴う波形の変化

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Clin Neurophysiol.2020 Jun;131(9):2086-2099. S1388-2457(20)30380-1. doi: 10.1016/j.clinph.2020.05.035.Epub 2020-06-29.

ヒトの視床下核におけるβバーストの進化に伴う波形の変化

Waveform changes with the evolution of beta bursts in the human subthalamic nucleus.

Chien-Hung Yeh
Bassam Al-Fatly
Andrea A Kühn
Anders C Meidahl
Gerd Tinkhauser
Huiling Tan
Peter Brown

PMID: 32682236 DOI: 10.1016/j.clinph.2020.05.035.

抄録

目的:

βバンド同期の段階的なバーストは、パーキンソン病（PD）の運動障害と関連している。しかし、何がバーストを終了させるのかについてはほとんど知られていない。

OBJECTIVE: Phasic bursts of beta band synchronisation have been linked to motor impairment in Parkinson's disease (PD). However, little is known about what terminates bursts.

方法:

我々はレボドパを服用しているPD患者と服用していないPD患者の9人の視床下核から記録された局所場電位のβバーストを調べるためにHilbert-Huang変換を用いた。

METHODS: We used the Hilbert-Huang transform to investigate beta bursts in the local field potential recorded from the subthalamic nucleus in nine patients with PD on and off levodopa.

結果:

バースト振幅が低下すると、ベータ波形の極限の鋭さが低下した。逆に、波形エクストリーム間の位相スリップの指標、および同時発生するシータ活動のパワーは、バースト振幅の低下に伴って増加した。また、レボドパではβバーストが減衰するとシータ活動も増加した。これらの現象は、β相と高γ活動振幅との間の結合の減少と関連していた。これらの知見が、βバーストの終了がβ駆動の相対的な非同期化、競合するシータ活動の増加、β活動の位相スリップの増加と関連していることを示唆しているのではないかと議論する。

RESULTS: The sharpness of the beta waveform extrema fell as burst amplitude dropped. Conversely, an index of phase slips between waveform extrema, and the power of concurrent theta activity increased as burst amplitude fell. Theta activity was also increased on levodopa when beta bursts were attenuated. These phenomena were associated with reduction in coupling between beta phase and high gamma activity amplitude. We discuss how these findings may suggest that beta burst termination is associated with relative desynchronization of the beta drive, increase in competing theta activity and increased phase slips in the beta activity.

結論:

我々は、ベータバーストの動的な性質を明らかにすることで、基礎となる活動、特にバーストがなぜ終了するのかについての推論を可能にした。

CONCLUSIONS: We characterise the dynamical nature of beta bursts, thereby permitting inferences about underlying activities and, in particular, about why bursts terminate.

意義:

βバーストの動的な性質を理解することは、βバーストを終了させ、PDの運動障害を治療する可能性のある介入を示唆するのに役立つかもしれない。

SIGNIFICANCE: Understanding the dynamical nature of beta bursts may help point to interventions that can cause their termination and potentially treat motor impairment in PD.