「誘発電位および誘発脳磁界」の版間の差分

[[動物]]実験や、[[ヒト]]においても開頭術を行い[[大脳皮質]]表面に直接電極を装着することができる場合においては、1回の試行でも十分な信号対雑音比（S/N比）を持った反応を記録することが可能である。しかしながら、通常ヒトの場合は非侵襲的に脳の神経活動を計測するため、頭皮上に電極を装着し非侵襲的に脳波を記録するか[[超伝導量子干渉計]] ([[SQUIDs]])を用いた[[脳磁法]]によって脳磁界を記録する。こうして得られた1試行による誘発電位、誘発脳磁界は自律神経活動より微小のため観測は非常に困難である[3]。そこで、非侵襲的にヒト脳から誘発電位・誘発脳磁界を記録する場合は、何回も試行を繰り返し加算平均してS/N比を高めることが多い[4]。図1は音を聞かせた時の誘発脳磁界反応（204チャンネル）を重ね書きしたものである。1試行では誘発脳磁界反応は自律神経活動由来の脳磁界に埋もれてしまい不明確であるが、10試行、100試行と加算平均することで、自律神経活動成分が減少し誘発脳磁界反応は鮮明になる。これは、外部からの物理刺激と同期した誘発電位（誘発脳磁界）は刺激時点を基準に加算平均しても振幅は減少しないのに対して、外部刺激と同期していない自律神経活動は加算平均によりお互いを[[打ち消し]]合うため振幅が減少するためである。誘発電位（誘発脳磁界）のS/N比は試行回数の平方根に比例して向上する。例えば100回の試行を加算平均するとS/N比は約10倍になる。

誘発電位の波形にはいくつかの頂点があり、各頂点の名称（成分）は波形の極性と潜時で表す。例えば、極性が陰性で潜時が30 ms ならN30、極性が陽性で潜時が300msならP300という記載になる。また頂点が出現する順と極性によって記載する場合もあり、この場合は最初の陰性の頂点をN1、3番目の陽性の頂点ならP3と記載する。しかしながら、物理刺激の種類や個体差、年齢など様々な要因により波形は変化するため誘発電位の名称に関しては不統一のこともあるため注意が必要である。誘発脳磁界の場合は誘発電位の名称の最後に”m”をつける。例えば誘発電位のN30は誘発脳磁界ではN30mと記載する。この誘発電位波形の頂点の潜時によって短潜時(short latency)、中潜時(middle latency)、長潜時(long latency)反応と分類されることもある。一般的に、短潜時反応は脳幹や間脳などで発生する電位を反映しており、注意や[[睡眠]]、薬物などの影響を受けにくいが、長潜時反応は課題や意識の状態、刺激間時間間隔（inter-stimulus interval）などの影響を受けやすい[5]。デジタル記録する場合は短潜時反応や周期の短い反応を記録したい場合はサンプリング周波数を高く設定することに留意する必要がある。

記録電極が神経活動発生源より遠くに位置する場合であっても、容積導体を介して誘発電位を記録する事ができる。そのため、脳幹や間脳由来の微弱な信号であっても加算回数が十分であれば計測することが出来る。ただヒトの頭蓋は、皮質、[[脳脊髄液]]、頭蓋骨、[[皮膚]]といった導電率の異なる組織から構成されているため、活動発生源の位置を同定するのは容易ではない。その点、脳磁法を用いた誘発脳磁界は容積伝導の影響を受けにくいため、皮質由来の神経活動発生源の同定には優れているが、脳幹や間脳由来の信号を検出するには不向きである。

通常、脳波計測や脳磁法において加算平均法により得られた反応を誘発電位・誘発脳磁界と呼ぶ。図2左のように外部刺激により惹起された反応が完全に同期している場合加算平均法により振幅は変化しないが、図2右のように神経活動の同期に揺らぎがある場合、誘発電位・誘発脳磁界はお互い打ち消し合って振幅が小さくなってしまう。特に周期の短い（周波数の高い）[[脳神経]]活動の場合、短時間の揺らぎであっても誘発反応の振幅は顕著に小さくなるため注意が必要である。このように時間的な揺らぎがある神経活動を観測したい場合は、単純な加算平均法を行わずに誘発電位(induced potential)1や誘発脳磁界(induced magnetic field)を計測する[6]。誘導電位・誘導脳磁界は、まず試行ごとの波形に実験者が調べたい周波数帯域のバンドパスフィルターを適用し、その後波形の振幅包絡（図２の青線参照）を求めてこの振幅包絡を加算平均することで得られる。ただ2015年現在本邦においては誘導電位・誘導脳磁界のことも誘発電位・誘発脳磁界と呼ぶことが多いため注意が必要である。

聴覚誘発電位は音の提示により誘発されその潜時によって短潜時聴覚誘発電位（< 10 ms）、中潜時聴覚誘発電位（10 ~ 50 ms）、長潜時聴覚誘発電位（50 ms <）と分類することができる[11]。短潜時聴覚誘発電位は聴性脳幹反応(Auditory Brainstem Response: ABR)とも呼ばれており、新生児聴覚スクリーニングや他覚的聴力検査、脳死の判定など幅広く臨床応用されている。ただ聴性脳幹反応はクリック音を用いて計測されるため周波数毎の聴力を計測するには不向きである。各周波数の聴力を客観的に検査したい場合は、振幅変調音を刺激音として用いる聴性定常反応(Auditory steady state response)を記録する[12, 13]。

3. Cooper, R., et al., Comparison of Subcortical Cortical and Scalp Activity Using Chronically Indwelling Electrodes in Man. Electroencephalography and clinical neurophysiology, 1965. 18(3): p. 217-228.

5. Hillyard, S.A. and M. Kutas, Electrophysiology of cognitive processing. ANNUAL REVIEW OF PSYCHOLOGY, 1983. 34: p. 33-61.

7. Allison, T., et al., Human Cortical Potentials-Evoked by Stimulation of the Median Nerve .1. Cytoarchitectonic Areas Generating Short-Latency Activity. Journal of Neurophysiology, 1989. 62(3): p. 694-710.

8. Allison, T., et al., Human Cortical Potentials-Evoked by Stimulation of the Median Nerve .2. Cytoarchitectonic Areas Generating Long-Latency Activity. Journal of Neurophysiology, 1989. 62(3): p. 711-722.

9. Kakigi, R., et al., The somatosensory evoked magnetic fields. Progress in Neurobiology, 2000. 61(5): p. 495-523.

11. Picton, T.W., et al., Human auditory evoked potentials. I: Evaluation of components. Electroencephalography and clinical neurophysiology, 1974. 36(C): p. 179-190.

13. Picton, T.W., et al., Human auditory steady-state responses. International Journal of Audiology, 2003. 42(4): p. 177-219.

14. Michael, W.F. and M. Halliday, Differences between the occipital distribution of upper and lower field pattern-evoked responses in man. Brain research, 1971. 32(2): p. 311-324.