Development of anesthesia monitoring method for elderly patients using dynamic analysis of paracentral 1-Hz slow wave of the electroencephalogram

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麻酔や睡眠中、脳は皮質安静時膜電位の動態が変化することで生じるゆっくりとした1Hz以下の緩徐振動(slow oscillation)を生じ、それぞれ数百ミリ秒持続する活動期間(UP状態) と沈黙期間(DOWN状態)を交互に繰り返す. この緩徐振動は、アップとダウンの間で振動する皮質の集合体が同期協調することで生じ、第５層皮質ニューロンやアストロサイト、抑制性皮質介在ニューロンを介して生成され、皮質視床構造やその他の皮質下の脳構造を巻き込み、皮質集合体を同期協調させながら皮質表面を伝播することが知られる．麻酔の主要な作用機序の一つは、このUP/DOWNの動態、即ち皮質膜電位水準に直接介入することである。また、この緩徐振動の根底にある基本的な神経細胞のダイナミクスは、皮質回路における複雑な因果関係を有する相互作用を崩壊させる主要機構であり、画一的なダウン状態の発生がニューロン相互作用の連鎖を断ち切り、広範囲な分化を兼ね備えるパターンの出現を阻む。従って、このアップ／ダウン間の振動の双安定性動態が、神経ネットワークの複雑性を反映することが想定される。つまり、緩徐振動中の複雑度の低下は、皮質の非線形ダイナミクスの同期がUp／Down状態の切替え現象に相互に影響されることに由来する。一方、複雑性は意識状態で高く、意識がフェードアウトするときに低下することが報告されてきたが、それは、意識状態で高レベルの興奮性が回復し、より多様な時空間パターンとより速い活性波が生じるためである。このように、緩徐振動のダイナミクスが、複雑性にどのようにかかわるのかを検討することで、緩徐振動の麻酔モニタリングとしての有用性を明らかにできる。