外傷性脳損傷の慢性期では、高レベルのトップダウン予測シグナルの喪失は、直接電流刺激によって変調されない

G. リベラ＝リーロ^1,2、F. コヴァルビアス²

背景： 精神運動の遅さは、中等度から重度の外傷性脳損傷 (CMS-TBI) を慢性的に患っている人々によって報告されている障害の主な原因の 3 つです。 この欠陥を説明するための共通の理論的枠組みが欠如しているため、新しい治療戦略の開発が妨げられ、臨床現場で理学療法士が使用する治療ツールのセットが減少しています。 予期制御の障害は、被験者が感覚運動反応において正常なタイミングを実行することが困難であることを説明するために、精神運動の遅さの中心的な側面として提案されている。 予測コーディングのフレームワークの下では、イベントを予測する能力は、連続する階層レベルで予測を生成する能力に依存しており、予測エラー信号の神経生理学的相関関係を通じて調査できます。 イベント関連電位 (ERP) の分析により、予測誤差シグナルの少なくとも 3 つの階層レベル、つまりミスマッチ陰性 (MMN; 低レベル)、P3a (中間レベル)、および PXNUMXb (高レベル) を分析することができます。 一方で、これまでの報告では、非侵襲的な脳刺激が運動反応時間を改善するのに有用であることが示されています。 我々は、CMS-TBIにおける精神運動の遅さは、高レベルのトップダウン予測の正常な生成の障害に関連しており、これは前頭部の興奮性の外部調整によって改善されると仮説を立てています。

目的： CMS-TBI被験者が高レベルのトップダウン予測を生成するための障害を持っているかどうかを判断し、これらの障害が外部の非侵襲性神経調節によって引き起こされる神経興奮性の一時的な増加によって調節されるかどうかを調査する。

メソッド： 脳波記録は 16 人の CMS-TBI 被験者から収集されました。 精神運動の遅さやその他の認知的側面は、神経心理学的バッテリー評価を通じて調査されました。 精神運動の遅さに関連する行動測定は、単純な運動反応時間タスクを実行して収集されました。 ERP は、グローバル - ローカル パラダイムに基づいて収集されました。これは、ボトムアップ情報の予測可能性の変化とともにトップダウンの期待を操作するために使用されるタスクです。 ERP の差は、ノンパラメトリック統計検定を通じて推定されました。 経頭蓋直流刺激 (tDCS) を適用して、前頭部の興奮性を操作しました。 偽のｔＤＣＳを対照条件として使用した。 実際の効果と偽の効果の対比には、パラメトリック統計分析を使用しました。

結果について CMS-TBI 被験者は、MMN 応答 (N=16、clusterstat=-189.9、p=0.016、修正) によって指標化された、低階層レベルでトップダウン予測を生成する能力を保持しています。 ただし、P3b によってインデックス付けされた高階層レベルでのトップダウン予測は存在しません。 興味深いことに、新規性の検出に関連する P3a が存在します (N=16、clusterstat=266.4、p=0.02、修正)。 tDCS は電気生理学的マーカーや行動測定には影響しません。

結論： CMS-TBI 被験者は、低階層レベルでの反応が保存された、高レベルのトップダウン予測の正常な生成に障害を持っています。 これらの結果は、高次の期待の生成に障害があることを示唆しており、CMS-TBI被験者が報告する精神運動の遅さを説明できる可能性がある。 前頭部の tDCS は、電気生理学的または行動的測定に影響を与えません。

含意： 私たちの研究は、CMS-TBIの人々によって報告される主な障害のXNUMXつである精神運動の低下に関連する神経生理学的メカニズムの理解に貢献します。 同時に、私たちの結果により、tDCS の効果に関連する理学療法研究で使用される治療ツールを探索することができます。 

資金提供、謝辞: FONDECYT様にご協力いただきました。 番号 11191161。
国立捜査庁。 チリ。

キーワード： 外傷性脳損傷、経頭蓋直流刺激、脳波検査（EEG）

トピック： 神経学

この作業には倫理的承認が必要でしたか? 有り

機関: Facultad de Medicina。 チリ大学。

委員会: Comité de Ética para la Investigación en Seres Humanos

倫理番号: 169-2019。 118