持続性姿勢知覚性めまいにおける前庭-視覚-体性感覚野および空間認知皮質間の機能的結合の変化：視覚刺激前後の安静状態fMRI研究

Changes in functional connectivity among vestibulo-visuo-somatosensory and spatial cognitive cortical areas in persistent postural-perceptual dizziness: resting-state fMRI studies before and after visual stimulation.

抄録

はじめに:

持続性姿勢知覚性めまい（PPPD）は、直立姿勢、運動、複雑な視覚刺激によって症状が増悪する機能性慢性前庭症候群である。これらの増悪因子のうち、視覚的増悪はPPPDの最も特異的な特徴であり、さらなる検討が必要である。われわれは、視覚刺激に関与する単純な神経活性化ではなく、刺激によって誘発される変化が機能的結合（FC）に生じるという仮説を立てた。本研究では、視覚刺激前後のFCを調べることで、PPPDの神経基盤を明らかにすることを目的とした。

INTRODUCTION: Persistent postural-perceptual dizziness (PPPD) is a functional chronic vestibular syndrome with symptom exacerbation by upright posture, motion, and complex visual stimuli. Among these exacerbating factors, visual exacerbation is the most specific characteristic of PPPD requiring further investigation. We hypothesized that stimulus-induced changes occur in the functional connectivity (FC) rather than simple neural activation that is involved in visual stimulation. The present study aimed to identify the neural basis of PPPD by investigating FC before and after visual stimulation.

方法:

PPPD患者11名と年齢・性別をマッチさせた健常対照者（HC）11名を対象に、視覚刺激によるタスクベースfMRIの前後に安静状態fMRI（rs-fMRI）を行った。

METHODS: Eleven patients with PPPD and 11 age- and sex-matched healthy controls (HCs) underwent resting-state fMRI (rs-fMRI) before and after task-based fMRI with visual stimuli.

結果:

刺激前において、PPPDでは前庭皮質と視覚野の間のFCは低く、体性感覚野と視覚野の間のFCはHCと比較して高かった。視空間野（海馬傍回）と空間認知野（下頭頂小葉）の間のFCは、刺激前条件でもPPPDで上昇し、刺激後条件ではHCで観察されたような上昇はみられなかった。刺激後条件では、視覚野と空間認知野のFC、および視覚野と前頭前野のFCは、刺激前条件に比べてPPPDで上昇した。タスクベースのfMRIでは、視覚刺激中にHC群とPPPD群で異なる活動を示す脳領域はなかった。

RESULTS: At pre-stimulus, FC between the vestibular cortex and visual areas was low, while that between the somatosensory and visual areas was high in PPPD compared with that in HCs. FC between the visuospatial (parahippocampal gyrus) and spatial cognitive areas (inferior parietal lobule) was elevated in PPPD even in the pre-stimulus condition, which no longer increased at post-stimulus as observed in HCs. In the post-stimulus condition, FC between the visual and spatial cognitive areas and that between the visual and prefrontal areas increased compared with that in the pre-stimulus condition in PPPD. Task-based fMRI demonstrated that no brain regions showed different activities between the HC and PPPD groups during visual stimulation.

考察:

PPPDでは、前庭-視覚-体性感覚ネットワークにおいて、前庭入力が十分に利用されていない可能性がある。視覚刺激後に視空間認知野と空間認知野の間のFCがHCでも増加することから、このFCの上昇状態と体性感覚野と視覚野の間のFCの高値が、PPPDの視覚増悪に関与していると考えられる。視覚刺激後の視覚野から空間認知野、前頭前野へのFCの増加が、PPPDにおける視覚増悪後の症状の遷延や不安状態の原因と考えられる。

DISCUSSION: In PPPD, vestibular inputs may not be fully utilized in the vestibulo-visuo-somatosensory network. Given that the FC between visuospatial and spatial cognitive areas increased even in HCs after visual stimuli, elevated status of this FC in combination with the high FC between the somatosensory and visual areas would be involved in the visual exacerbation in PPPD. An increase in FC from the visual areas to spatial cognitive and prefrontal areas after visual stimuli may account for the prolonged symptoms after visual exacerbation and anxious status in PPPD.