扁桃体と海馬における瞑想誘発性神経調節の頭蓋内基質

2025-02-12 Wed
瞑想が脳神経調節に及ぼす影響に関する研究：慈愛の瞑想を例として学術的背景瞑想は、感情を調節し、精神的な健康を向上させる心理的訓練技術として長い間考えられてきました。特に、慈愛の瞑想（Loving-Kindness Meditation, LKM）は、自己と他者に対するポジティブな感情を育むことに焦点を当てた瞑想法として、感情調節と精神的な健康に大きな利点があるとされています。しかし、瞑想が脳活動に及ぼす影響は、機能的磁気共鳴画像法（fMRI）や脳波図（EEG）などの非侵襲的な技術を通じて広く研究されてきたものの、扁桃体や海馬などの深部脳領域での神経メカニズムはまだ明らかではありません。深部脳領域は感情調節や記憶において重要な役割を果たしていますが、技術的な制約により、これらの領域の活動を研究することは常に課題となっています。
本研究の著者チームは、てんかん患者に埋め込まれた応答性神経刺激システム（Responsive Neurostimulation System, RNS）を用いて頭蓋内脳波（iEEG）データを収集し、慈愛の瞑想が扁桃体と海馬の神経活動に及ぼす影響を探ることを目的としています。このユニークな研究方法は、高い時間的・空間的解像度を持つ脳活動記録を提供し、瞑想が深部脳領域に及ぼす即時の神経調節作用を明らかにするのに役立ちます。
論文の出典本論文は、Christina Maher、Lea Tortoleroらをはじめとする多くの神経科学者によって共同で執筆されました。主な著者は、アメリカ・ニューヨークのMount Sinai Icahn School of Medicineやウィスコンシン大学マディソン校（University of Wisconsin–Madison）などの機関に所属しています。論文は2025年2月4日に米国科学アカデミー紀要（PNAS）に掲載され、論文のタイトルは「Intracranial substrates of meditation-induced neuromodulation in the amygdala and hippocampus」（『瞑想が誘導する神経調節の扁桃体と海馬における頭蓋内基盤』）です。
研究の流れ1. 参加者と実験デザイン研究では、難治性てんかん（Drug-Resistant Epilepsy, DRE）のためにRNSシステムを埋め込まれた8名の患者が参加しました。これらの患者は、術後に自由に動き回ることができ、RNSシステムは深部脳領域の局所場電位（Local Field Potentials, LFPs）を記録できます。すべての参加者は瞑想初心者であり、実験はMount Sinaiの定量生体計測ラボ（Q-Lab）で行われました。このラボは、静かな瞑想環境を提供するために設計されています。
実験デザインは2つのフェーズに分かれています：

- ベースラインフェーズ：参加者はまず5分間の音声ガイダンスを受け、瞑想の基本的方法と目標について学びます。

- 瞑想フェーズ：その後、10分間の音声ガイド付き慈愛の瞑想を行い、参加者は自己と他者に対するポジティブな感情に集中するよう導かれます。
2. データ収集と前処理実験中、RNSシステムは250ヘルツのサンプリングレートで扁桃体と海馬の脳活動を記録しました。データの前処理には以下のステップが含まれます：

- 電極の位置特定：術後のCT画像と術前のMRI画像を照合して、電極が扁桃体と海馬のどこに位置しているかを特定します。

- データのクリーニング：てんかん発作やノイズが含まれるデータを手動で除去し、最終的には約6%のデータが除外されました。

- 分析周波数帯：RNSシステムのサンプリングレートの制限により、分析範囲は0から125ヘルツに制限され、β波（13-30ヘルツ）とγ波（30-55ヘルツ）に焦点が当てられました。
3. データ分析研究者は2つの方法を使用して神経活動を分析しました：

- Fooofメソッド：周期的（振動）および非周期的（背景活動）な神経信号を分離するために使用されます。この方法により、研究者は各周波数帯のパワー（power）と帯域幅（bandwidth）を計算しました。

- EBOSCメソッド：振動イベントの持続時間を検出するために使用されます。この方法により、研究者は異なる周波数帯での振動イベントの時間割合を評価しました。
4. 結果分析ベースライン vs. 瞑想フェーズの比較：研究者は、ベースラインフェーズと瞑想フェーズでの扁桃体と海馬の神経活動の変化を比較し、β波とγ波のパワーおよび持続時間に焦点を当てました。

個別レベル分析：1秒の時間窓を使用して各参加者のβ波とγ波のパワー変化を分析し、瞑想中の相対的な変化を評価するために正規化処理を行いました。
主な結果1. γ波パワーの増加研究では、慈愛の瞑想が扁桃体と海馬のγ波パワーを有意に増加させることが明らかになりました。この変化は、集団レベルおよび個別レベルで検証されました。γ波の増加は、局所的なニューロンの活性化に関連していると考えられ、感情調節や記憶処理と関連している可能性があります。
2. β波持続時間の減少研究では、慈愛の瞑想が扁桃体と海馬のβ波振動の持続時間を有意に減少させることがわかりました。β波の減少は、注意力が外部環境から内部状態に移行することに関連している可能性があり、瞑想が注意力調節に及ぼす影響を反映しています。
3. 非周期的神経活動は影響を受けない研究では、慈愛の瞑想が脳の非周期的神経活動（例えば、興奮/抑制のバランス）に有意な変化をもたらさないことが明らかになりました。これは、瞑想が主に周期的な振動活動に影響を与えることを示唆しています。
結論と意義本研究は、頭蓋内脳波技術を用いて、慈愛の瞑想が扁桃体と海馬に及ぼす即時の神経調節作用を初めて明らかにしました。研究では、慈愛の瞑想がγ波パワーを増加させ、β波の持続時間を減少させることがわかりました。これらの変化は、感情調節、記憶、および注意力処理に関連している可能性があります。研究結果は、瞑想が脳の深部領域に及ぼす影響に対する直接的な神経生理学的証拠を提供するだけでなく、瞑想を初めて行う個人でも即座に脳の状態を調節できることを示しています。
研究のハイライト革新的な手法：RNSシステムを使用して頭蓋内脳波を記録し、高い時間的・空間的解像度を持つ深部脳領域の活動データを提供しました。

新しいメカニズムの発見：慈愛の瞑想が扁桃体と海馬のγ波およびβ波に及ぼす即時の調節作用を初めて明らかにしました。

臨床応用の可能性：研究結果は、慈愛の瞑想が情緒障害や精神的健康問題の治療に対する非侵襲的な神経調節手段として利用できる可能性を示しています。
その他の価値ある情報研究チームは、今後の研究では、異なるタイプの瞑想が脳に及ぼす影響や、長期的な瞑想が脳の「特性」変化に及ぼす影響をさらに探求することができると指摘しています。また、研究対象を拡大し、対照実験デザインを追加することで、研究結果の普遍性と信頼性を高めることができるでしょう。
この研究を通じて、瞑想の神経メカニズムに対する理解が深まるだけでなく、瞑想に基づく神経調節療法の開発に重要な科学的根拠が提供されました。