パーキンソン病における睡眠分断に関連する視床下核局所場電位の神経生理学的特徴

パーキンソン病(PD)は、ドーパミン作動性ニューロンの損傷を主な特徴とする神経変性疾患であり、運動障害を引き起こすだけでなく、80％以上の患者が睡眠障害にも悩まされています。睡眠の断片化は、パーキンソン病患者に共通の睡眠障害の一つであり、睡眠維持の不眠や昼間の過度の眠気と関連するだけでなく、認知機能障害を悪化させ、病気の進行を加速させる可能性があります。しかし、パーキンソン病患者の睡眠の断片化を引き起こす神経生理学的メカニズムは完全には明らかになっておらず、これが特定の睡眠介入策を開発する障害となっています。

本研究の著者は、清華大学、北京大学天坛病院、山東大学齊魯病院、北京清華長庚病院およびオックスフォード大学に所属しています。彼らは2024年にJournal of Neurology, Neurosurgery and Psychiatryに発表されたこのオリジナル研究において、巨大脳深部刺激(DBS)を受けた13名のパーキンソン病患者の全脳多導睡眠図および視床底核局所場電位(LFP)を同期記録し、睡眠の断片化に関連する視床底核LFPバイオマーカーを探索しました。

研究方法は以下のステップを含みます:

a)研究対象:両側視床底核DBS埋め込み手術を受けた後1ヶ月のパーキンソン病患者13名は、DBS刺激を停止し薬物治療を停止した状態で、一晩の全脳多導睡眠監視および視床底核LFPの無線リアルタイム記録を行います。

b)睡眠評価:二人の睡眠専門家がアメリカ睡眠医学会のガイドラインに従い、30秒ごとの脳波データを覚醒、急速眼球運動睡眠（REM）、N1、N2またはN3の睡眠段階に分類します。

c)データ処理:脳波およびLFP信号のフィルター処理およびノイズ除去を行い、異なる周波数帯（δ、θ、α、β、低γ）のパワーを計算し、出現した睡眠スピンドルおよびβ突発イベントを検出します。

d)統計分析:異なる睡眠段階におけるLFP各周波数帯のパワーの差異を分析し、睡眠断片化指数（SFI）および覚醒指数（ARI）を計算して、LFP特性とSFIおよびARIの相関関係を探求し、睡眠スピンドルやβ突発と睡眠遷移の関係を分析します。

この研究の主な発見は以下の通りです:

1) N2およびREM睡眠の転移前に、視床底核LFPの低周波（θ波）と高周波（β波、低γ波）のパワー比（LHPR）が睡眠断片化のバイオマーカーとして機能する。LHPRが低いほど、SFIおよびARIと負の相関を示す。

2) NREM睡眠中の視床底核LFPのβおよび低γ波パワーは、SFIおよびARIと正の相関を示し、REM睡眠中では低γ波パワーのみがSFIと正の相関を示す。

3) NREM N2睡眠時には、長いβ突発（>0.25秒）は覚醒/N1/REMなどの浅い睡眠段階に遷移する際により多く出現し、睡眠スピンドルはN3などの深い睡眠段階に遷移する際に多く出現する。長いβ突発と睡眠スピンドルは時間的に負の相関を持つ。

4) 視床底核スピンドルのピーク周波数（11.5Hz）と長いβ突発（23.8Hz）は明らかに区別され、両者が異なる生理学的および病理生理学的プロセスであることを示している。

この研究は、視床底核LFP特性とパーキンソン病の睡眠断片化の神経生理学的メカニズムを明らかにし、睡眠障害に対する閉ループDBSなどの介入策のさらなる開発の根拠を提供し、パーキンソン病患者の睡眠の質および生活の質の改善に重要な意義を持つ。また、閉ループDBSアルゴリズムを設計する際には、複数の周波数帯の振動活動および生理的スピンドルとの区別を考慮に入れる必要があることが示唆された。

この研究は、神経電気生理学の観点からパーキンソン病患者の睡眠断片化を引き起こすメカニズムを深く掘り下げ、この分野の研究の空白を埋め、研究結果は臨床転換価値が非常に高い。