パーキンソン病における通常歩行と障害物跨ぎ計画の神経皮質ダイナミクス

Electrocortical Dynamics of Usual Walking and the Planning to Step over Obstacles in Parkinson's Disease.

抄録

パーキンソン病(PD)患者における運動障害の神経相関は完全には解明されていない。我々は、健常者と比較して、通常の歩行時および障害物回避の接近期において、パーキンソン病患者の脳皮質活動が異なるかどうかを検討した。15人のPD患者と14人の高齢者が、通常の歩行と障害物横断の2つの条件で地上を歩行した。移動式64チャンネルEEGシステムを用いて頭皮脳波を記録した。独立成分はk-meansクラスタリングアルゴリズムを用いてクラスタリングした。いくつかの周波数帯域における絶対パワーとアルファ/ベータ比を測定した。通常の歩行中、PD患者は健常者よりも左の感覚運動皮質で大きなアルファ/ベータ比を示した。障害物に接近している間、両群とも運動前野と右感覚運動皮質におけるαとβのパワーが減少し（バランス要求）、一次視覚皮質におけるγのパワーが増加した（視覚要求）。PD患者のみが、障害物に接近する際に左の感覚運動皮質におけるアルファパワーとアルファ／ベータ比を減少させた。これらの所見は、PDが通常の歩行の皮質制御に影響を及ぼし、感覚運動皮質における低周波（アルファ）ニューロン発火の割合が増加することを示唆している。さらに、障害物回避のためのプランニングは、バランスと視覚的要求の増大に関連する皮質の電気的ダイナミクスを変化させる。PD患者は、運動量を調節するために、感覚運動統合の増加に依存している。

The neural correlates of locomotion impairments observed in people with Parkinson's disease (PD) are not fully understood. We investigated whether people with PD present distinct brain electrocortical activity during usual walking and the approach phase of obstacle avoidance when compared to healthy individuals. Fifteen people with PD and fourteen older adults walked overground in two conditions: usual walking and obstacle crossing. Scalp electroencephalography (EEG) was recorded using a mobile 64-channel EEG system. Independent components were clustered using a k-means clustering algorithm. Outcome measures included absolute power in several frequency bands and alpha/beta ratio. During the usual walk, people with PD presented a greater alpha/beta ratio in the left sensorimotor cortex than healthy individuals. While approaching obstacles, both groups reduced alpha and beta power in the premotor and right sensorimotor cortices (balance demand) and increased gamma power in the primary visual cortex (visual demand). Only people with PD reduced alpha power and alpha/beta ratio in the left sensorimotor cortex when approaching obstacles. These findings suggest that PD affects the cortical control of usual walking, leading to a greater proportion of low-frequency (alpha) neuronal firing in the sensorimotor cortex. Moreover, the planning for obstacle avoidance changes the electrocortical dynamics associated with increased balance and visual demands. People with PD rely on increased sensorimotor integration to modulate locomotion.