慢性脳卒中における上肢障害のバイオマーカーとしての脳波ネットワーク指標

上肢の運動障害は、脳卒中の最も一般的な結果の1つであり、日常生活動作の制限に関連しています^1,2。アルファ(8-13 Hz)とベータ(13-30 Hz)のバンドリズムは、動きと密接に関連していることが知られています。特に、研究によると、障害のある手足の運動中のアルファおよび下部ベータ(12〜20 Hz)周波数帯域での神経活動の変化は、脳卒中患者の運動障害の程度と相関しています^3,4,5。これらの知見に基づき、脳波検査(EEG)は、運動障害の重症度と運動回復の可能性の両方を反映する潜在的なバイオマーカーとして浮上しています^6,7。しかし、以前に開発された脳波ベースのバイオマーカーは、主にタスク誘発性脳波データではなく安静時の脳波データに依存しているため、脳卒中患者の運動障害の特徴を調査するには不十分であることが証明されています^8,9,10。イプシレシオナル半球と対病変半球の相互作用など、運動障害に関連する複雑な情報処理は、安静時の脳波ではなく、タスク誘発の脳波データによってのみ明らかにすることができます。したがって、脳卒中患者の運動障害の潜在的なバイオマーカーとして、神経活動と運動障害特性の関係を探り、障害のある身体部分の運動中に生成される脳波の有用性を明らかにするために、さらなる研究が必要である¹¹。

行動効果を評価するためのEEGの実装には、タスク固有のパラダイムとプロトコルが必要です。現在までに、脳卒中患者が想像上または実際の動きをして、運動関連の脳活動を誘発するさまざまな脳波プロトコルが提案されています^11,13。想像上の動きの場合、参加者の約53.7%が対応する動きを明確に想像できず(「リテラシー」と呼ばれる)、したがって運動に関連する脳活動を誘発できなかった¹⁴。また、重度の脳卒中患者は上肢全体を動かすことが難しく、動きが不安定なため、データ取得時に不要なアーチファクトが発生する可能性があります。そのため、課題に関する高品質な脳波データや神経生理学的に解釈可能な結果を得るためには、専門家のノウハウに基づいた指導が必要です。本研究では、脳卒中患者が比較的単純な手の動きの課題を行なうための実験パラダイムを包括的に設計し、詳細なガイダンスを伴う実験手順を提供した。

本稿では、可視化された実験プロトコルの概要を説明することで、脳波システムを用いた上肢の動きに関連する神経活動の獲得と解析に使用される具体的な概念と方法を説明することを目的とした。片麻痺性脳卒中の参加者における麻痺性上肢と非麻痺性上肢の間の脳波を介したニューロン活動の違いを実証するにあたり、この研究は、脳卒中患者の運動障害の重症度の潜在的なバイオマーカーとして、記述されたプロトコルを使用して脳波の実現可能性を提示することを目的としていました 横断的な文脈での脳卒中患者の運動障害。