脳の内部の働きに関する新たな視点が自閉症やその他の障害の研究の扉を開く

2002 年 1 月 24 日

脳の内部の働きに関する新たな視点が自閉症やその他の障害の研究の扉を開く

2002 年 1 月 24 日

カリフォルニア州ラホーヤ – 一般に受け入れられている定説によれば、脳は電子的なバケツリレーのように感覚体験に反応し、入力信号はある程度直線的にある領域から次の領域に渡されます。

このやや消極的な役割は現在、ソーク研究所の神経科学者と計算生物学者が主導する新たな研究によって挑戦されている。 これらの科学者たちは、脳をバケツリレーの比喩ではなく、新しい声やテーマの到着に合わせて進行中の部分を調整する即興ジャズバンドとして見ています。

「我々のデータによると、『休んでいる』脳はウォーミングアップ中のジャズミュージシャンのグループに似ており、それぞれの楽器や脳の領域が異なる曲を演奏している」と述べた。 テレンス・セノフスキー、ソーク大学の計算神経科学の教授であり、サイエンス誌の最新号に掲載された研究の上級著者。

「その後、リードミュージシャンが新しいテーマ（つまり刺激）を演奏し始めると、他のほとんどの楽器がリズムを​​調整します」と、筆頭著者のスコット・メイグ氏は言う。カリフォルニア大学サンディエゴ校。

この結果は、標準的な分析で想定されているよりもはるかに動的な脳活動の見方を示唆しています。

また、統合失調症や自閉症などの特定の脳機能障害を研究するための新たな道も開かれます。

「自閉症では、いくつかの重要な脳反応が小さすぎるか欠落していることがわかっています。 この分析は、その理由を理解するのに役立つかもしれない」と、UCSD医学部教授であり、研究著者の一人であるエリック・クールシェーヌ氏は語った。

「テリーの比喩の観点から言えば、自閉症ではバンドの一貫性が欠けている可能性が十分にあります。 再編成はなく、楽器は独自の曲を演奏し続けます」と彼は付け加えた。

このレポートは、視覚知覚の実験から得られたデータに新しい分析方法を適用しています。

実験では、15 人の被験者が画面上で色付きの円が点滅するのを観察し、頭皮全体の 31 か所で脳波が記録されました。 刺激前の脳波のダイナミクスを刺激後の変化した活動と比較しました。

「研究者らは従来、このような実験で各被験者から同様の試験を何百件も収集し、その結果を平均してきた」とマケイグ氏は述べた。

新しい研究では、研究者らはICA（独立成分分析）と呼ばれる最近開発された数学的手法を適用し、13,000以上の試験を個別に調査できるようにした。

「フラッシュの前には多くの波状の活動がありましたが、位相はトライアルごとにランダムに変化します」と Sejnowski 氏は言います。 多くの試行を平均すると、山と谷が互いに打ち消し合い、直線になります。

「起こっているように見えるのは、刺激によってこれらの波の位相がリセットされ、刺激後にピークと谷が試行ごとに同じようなタイミングで発生する傾向があるということです。 多くの試行を合計すると、山と谷の両方が強調され、新しくより強力な脳波信号のように見えます。」

フラッシュ刺激に応じて信号を調整する XNUMX つの独立した脳波源が発見されました。 各ソースは、心臓のペースメーカーのような脳領域の同期ニューロン活動を表します。 ペースメーカーが一貫して機能しなくなり、各心臓細胞が独自のリズムを選択すると、細動が発生します。

医師や救急隊員が心臓を再び鼓動させる方法は、心臓にショックを与えることです。これにより、ペースメーカーが互いに同期して動作するようにリセットされます。 脳でも刺激は同様に作用し、振動の位相を再設定し、短時間ではありますが同期させます。 ほとんどの被験者はいくつかの脳波源の証拠を示しましたが、関連するEEG波の強度、振幅、周波数に関しては個人差がありました。

「当然、これは予想されるでしょう」とセジノフスキー氏は言う。 「次の疑問は、統合失調症や自閉症などの脳障害を説明する違いを見つけることができるかということです。」

「視覚誘発反応の動的脳源」と呼ばれるこの研究は、ソークの共著者である M.Westerfield、S. Enghoff、および TP と共同で実施されました。 ユング。 と UCSD の共著者である J.Townsend、Westerfield、Jung は、Sejnowski と Makeig が所長を務める UCSD の計算神経科学スワーツ センターのメンバーです。 Sejnowski はハワード・ヒューズ医学研究所の研究員であり、UCSD の非常勤教授です。 この研究は、国立衛生研究所、国立神経障害・脳卒中研究所、米国海軍研究局、フルブライト・プログラム、およびスワルツ財団によって設立されました。

カリフォルニア州ラホーヤにあるソーク生物学研究所は、生命科学における基礎的な発見、人間の健康と状態の改善、将来世代の研究者の育成に専念する独立した非営利機関です。 この研究所は、サンディエゴ市からの土地の寄贈とマーチ・オブ・ダイムズ先天異常財団の資金援助を受けて、ジョナス・ソーク医師によって 1960 年に設立されました。