個別化DBS戦略：精神疾患における脳機能マッピングとコネクティビティ研究の最前線
はじめに：精神疾患DBSにおける個別化の必要性
精神疾患、特に難治性症例に対する脳深部刺激療法（DBS）は、強迫性障害（OCD）や難治性うつ病（TRD）などにおいて有効な治療選択肢として確立されつつあります。しかしながら、全ての患者さんに均一な効果が得られるわけではなく、非奏功例や部分奏功例が存在することも臨床上の大きな課題です。
DBSのターゲット設定は、これまで解剖学的アトラスやMRI画像に基づく定位的手術に依拠することが主流でした。しかし、個々の患者さんの脳構造や機能にはばらつきがあり、同じ解剖学的ターゲットへの刺激でも、異なる脳ネットワークに影響を与えたり、異なる臨床反応を引き起こしたりする可能性があります。この個体差こそが、治療成績のばらつきの一因と考えられています。
こうした背景から、近年では、患者さん一人ひとりの脳機能特性に基づいた「個別化DBS戦略」の構築が、精神疾患DBS研究の最前線となっています。特に、脳機能コネクティビティ解析やブレインマッピング技術の活用が注目されています。
脳機能コネクティビティ解析と精神疾患DBS
脳機能コネクティビティとは、離れた脳領域間で神経活動が時間的に相関している状態を指し、脳が機能的にネットワークを形成していることを示します。静止状態機能的MRI（rs-fMRI）などを用いて評価され、精神疾患では特定の脳機能ネットワーク（例：デフォルトモードネットワーク (DMN)、サリエンスネットワーク (SN)、セントラルエグゼクティブネットワーク (CEN)）に異常なコネクティビティが見られることが多くの研究で示されています。
DBSは、特定の脳領域を刺激することで、これらの異常な脳ネットワークの活動パターンやコネクティビティを調節すると考えられています。最新の研究では、以下の点が明らかになりつつあります。
- 治療ターゲットとネットワークの関連性: 精神疾患DBSの主要ターゲット（例：内側前頭前野下の腹側線条体/腹側被蓋野 (NAc/VC/VS)、内包前肢 (ALIC) など）が、DMNやSNといった疾患に関連するネットワークとどのように機能的に結合しているかを術前に評価することが、治療効果の予測や最適な刺激位置の決定に有用である可能性が示唆されています。特定のネットワークとの結合が強い部位への刺激が、より効果的な治療反応をもたらすという報告があります。
- 刺激パラメータとネットワーク調節: 刺激パラメータ（電圧、パルス幅、周波数）の調整が、特定の脳ネットワークのコネクティビティや活動に異なる影響を与えることが、機能的画像研究から示されています。例えば、高頻度刺激と低頻度刺激で、異なるネットワーク成分に対する影響が異なることが観察されています。
- 治療反応とネットワーク変化: 治療に奏功した患者さんでは、術前と比較して、疾患に関連する異常な脳ネットワークのコネクティビティが正常化に近い方向に変化することが報告されています。このネットワーク変化を治療効果の客観的なバイオマーカーとして活用する研究も進められています。
ブレインマッピング技術のDBS応用
ブレインマッピング技術は、fMRIだけでなく、脳磁図（MEG）、脳波（EEG）、頭蓋内脳波（iEEG）など、多様なモダリティを含みます。これらの技術は、脳の電気生理学的活動や機能的結合をより高い時間解像度で捉えることが可能です。
- 病態関連活動の特定: MEGやEEGを用いて、特定の症状（例：強迫観念、うつ症状）が出現している最中の異常な脳活動パターンや、それに関与する脳領域・ネットワークを特定する研究が進められています。これにより、DBSのターゲットを、単なる解剖学的構造ではなく、病態に関連する機能的ハブやネットワークに基づいて決定することが可能になります。
- 術中マッピング: 術中にiEEGなどを用いて、電極留置部位周辺の局所脳活動やネットワーク活動をリアルタイムでモニタリングし、刺激効果を予測したり、電極位置を微調整したりする試みも行われています。
- 指向性刺激との組み合わせ: 近年実用化された指向性刺激電極は、特定の方向へ選択的に電流を流すことができます。ブレインマッピングによって得られた患者固有の機能的ネットワーク情報を活用することで、どの方向に刺激を向ければ目的のネットワークに最も効果的に影響を与えられるか、といった精密なプログラミング戦略が可能になります。
個別化戦略の臨床応用への課題と展望
脳機能コネクティビティ解析やブレインマッピングに基づく個別化DBS戦略は、従来のDBS治療に比べて、より高い治療効果や少ない副作用を実現する可能性を秘めています。しかし、臨床応用にはいくつかの課題が存在します。
- データの標準化と解析ツールの開発: 取得される脳機能データは、施設やプロトコルによってばらつきが生じる可能性があります。データの標準化や、解析結果を臨床医が容易に解釈できるような解析ツールの開発が必要です。
- 大規模臨床試験による検証: 個別化戦略の有効性を示すためには、より大規模なコホートを用いた前向き臨床試験が必要です。特定の機能的バイオマーカーに基づいたターゲット設定や刺激パラメータ調整が、従来の標準的なアプローチと比較して優れていることをエビデンスとして示す必要があります。
- コストとアクセシビリティ: 高度な画像解析やブレインマッピングには、専門的な知識と設備が必要です。これを広く臨床現場に普及させるためのコスト面や技術的なハードルも考慮する必要があります。
これらの課題を克服することで、将来的には、患者さんの脳画像や電気生理学的データを詳細に解析し、その情報に基づいて最適なDBSターゲット、電極位置、刺激パラメータを完全に個別化して決定する「精密DBS医療」が実現されると期待されています。これは、特に難治性精神疾患患者さんにとって、治療奏効率の向上とQOLの改善に大きく貢献する可能性があります。
結論
精神疾患に対するDBS治療は、解剖学的ターゲットから患者固有の脳機能ネットワークに基づいた個別化戦略へと、その概念が進化しています。脳機能コネクティビティ解析やブレインマッピング技術は、この個別化アプローチを実現するための強力なツールです。これらの最新研究は、難治性精神疾患患者さんへのDBS治療成績をさらに向上させる鍵となるでしょう。臨床応用にはまだ課題がありますが、今後の研究の進展と技術開発により、より多くの患者さんがDBSの恩恵を受けられる未来が拓かれると展望されます。