JP4945644B2 - ヒトの脳を刺激する装置 - Google Patents

Description

本発明は、感覚器官の損傷領域、またはその他の感覚などの情報を処理する脳内領域を回復するために、特にヒトの眼などの感覚器官を介してヒトの脳を刺激する装置に関する。

ヒトの眼、耳、触覚など、ヒトの感覚器官は、機能が損なわれたり完全に機能しなくなったりすることがある。あるいは、知覚情報であるか否かを問わず、情報を処理する脳構造は、損傷を受けて、機能が損なわれることがある。特に、ヒトの眼や耳は、事故や疾病などの外的影響によって損傷を受け、それぞれの感覚器官を損傷することがある。

図１ａ、ｂは、脳の視覚系における種々の種類の障害と、対応するヒトの視野欠損ＶＦＤの種類の例を示す。たとえば、一方の眼の視神経の障害は、図１ｂに示されるように、この眼に単眼盲を生じる。対照的に、視神経交差の背後の視覚伝導路における領域は、両眼失明をもたらす。眼の網膜の損傷によって生じる視覚障害には、黄斑変性症および緑内障など、様々なものがある。

先行技術において、網膜細胞を刺激すると眼内閃光が生じうることが知られている。米国特許第５，９４４，７４７号明細書には、より深い中間の網膜細胞が、網膜神経節細胞および近接した被覆面の軸索で、優先的に刺激を受けるように、刺激電極を網膜組織の近傍に定置し、長期の刺激信号を電極に印加して、より深い中間の網膜細胞の電気刺激によって、網膜組織に眼内閃光を発生させる方法が記載されている。

また、眼内閃光が出現するように脳を直接的に刺激することができる。ゴーテ（Ｇｏｔｈｅ）らによる論文（ゴーテ（Ｇｏｔｈｅ），Ｊ．，ブラント（Ｂｒａｎｄｔ），Ｓ．Ａ．，イルバチャー（Ｉｒｌｂａｃｈｅｒ），Ｋ．，ロエリヒト（Ｒｏｅｒｉｃｈｔ），Ｓ．，ザーベル（Ｓａｂｅｌ），Ｂ．Ａ．，およびメイヤー（Ｍｅｙｅｒ），Ｂ．−Ｕ．（２００２）．経頭蓋磁気刺激により実証される盲目被験者における視覚野興奮性の変化（Ｃｈａｎｇｅｓ ｉｎ ｖｉｓｕａｌ ｃｏｒｔｅｘ ｅｘｃｉｔａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ ｂｌｉｎｄ ｓｕｂｊｅｃｔｓ ａｓ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ ｂｙ ｔｒａｎｓｃｒａｎｉａｌ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ）．脳（Ｂｒａｉｎ）１２５：４７９−４９０）には、このような手法が記載されている。

さらに、米国特許第５，５２２，８６４号明細書には眼球治療用の装置および方法が記載されており、ここでは、眼の障害を治療するために、直流電流源の第１の電極がヒトの眼瞼と電気的に直接接触させて置かれ、電流源の第２の電極がヒトの皮膚部位と電気的に直接接触させて置かれて、所定期間５〜１、０００μＡｍｐの振幅の直流電流が両電極間に流れるようにしている。

したがって、ヒトの眼または脳に接続された電極を介して様々な周波数の電気信号をヒトに印加することによる電気刺激は、先行技術において公知である。しかし、従来の電気刺激法では、電気刺激は、眼などの感覚器官に、感覚刺激信号による刺激を加えずに行なわれている。さらに、これら従来の電気刺激法では、電気刺激信号の信号パラメータの調整が手作業で行なわれる。したがって、種々のオペレータが種々のパラメータ選択基準を使用するので、電気刺激信号の印加は煩雑であるとともに様々である。さらに、従来の電気刺激法における、感覚器官の従来の電気刺激は、実際の感覚機能と無関係である。この従来の電気刺激では、機能的な感覚パラメータに、何ら有意義な関係もない広範囲の電気刺激からなる人為的刺激をヒトの脳に与えることになる。

先行技術の電気刺激法において、感覚器官を刺激する電気刺激信号の刺激パラメータの調整は、個人、すなわち、各ヒトが同じ電気刺激信号に対して異なる反応をすることを考慮せずに、オペレータによって手作業で行なわれる。従来の電気刺激法において、オペレータは、電気刺激信号によって生じる眼の治療部位で眼内閃光が見えるか否かを示す被治療者の主観フィードバックに反応しなければならない。患者が与える情報に対応して、オペレータは電気刺激信号のパラメータを調整して患者が最適な反応を示す設定値を探すことになる。たとえば、オペレータは、パルス電気刺激信号の周波数を変化させ、最大量の眼内閃光が電気刺激信号によって生じたとき、そのことを合図するよう被治療者に求めることになる。当然ながら、採用される刺激信号の周波数の手動調整は、ある程度の時間を要することになり、被治療者の主観評価および治療を適用する者に強く依存することになる。

したがって、本発明の目的は、選択可能でかつ自動制御可能な客観的基準に従って、最適な刺激信号をヒトの感覚器官またはヒトの脳に自動的に印加する装置を提供することである。

この目的は、主請求項１の特徴を有する装置によって実現される。
本発明は、脳で発生される誘発性または自発性の生理学的信号を検出する検出器、可変信号パラメータの最適設定値を決定するための基準を用いて検出された生理学的信号を比較する検出器に接続されている制御装置、電気刺激信号をヒトに印加する第１の信号発生器、および/または感覚刺激信号をヒトの感覚器官に印加する少なくとも１つの第２の信号発生器、を備え、刺激信号の信号パラメータはこの信号パラメータの決定された最適設定値に調整されるヒトの脳を刺激する装置を提供する。

本発明による装置の一実施形態において、検出される生理学的信号は、機能的磁気共鳴画像法によって測定される、脳波（ＥＥＧ）信号、脳磁波信号、またはＢＯＬＤ信号である。

本発明による装置の一実施形態において、誘発性生理学的信号は、信号発生器によって発生される少なくとも１つの刺激信号に対する応答であり、刺激信号の信号パラメータは変化させられる。

本発明による装置の一実施形態において、検出器はＥＥＧ（脳波）検出器である。
本発明による装置の一実施形態において、信号パラメータは刺激信号の周波数ｆである。

本発明による装置の一実施形態において、基準は生理学的信号の最大振幅であり、可変周波数ｆの最適設定値は、たとえば、ＥＥＧ信号の共振周波数（ｆ_Ｒ）によって形成される。共振周波数ｆ_Ｒは、最大可能応答、たとえば、最大可能ＥＥＧ振幅を生成する周波数である。

本発明による装置の一実施形態において、共振周波数ｆ_Ｒは、ヒトの感覚器官に印加される感覚刺激信号ＳＳＳの周波数ｆを変化させ、その後、所定の基準に達する特定周波数を選択することによって決定される。

本発明による装置の一実施形態において、感覚刺激信号ＳＳＳは、光（視覚）刺激信号、聴覚刺激信号、または皮膚表面の触覚を励起する機械的刺激信号（振動）である。
本発明による装置の一実施形態において、共振周波数ｆ_Ｒは、所定周波数範囲内で自動的にヒトに印加される電気刺激信号ＥＳＳの周波数ｆを変化せせることによって決定される。

本発明による装置の一実施形態において、刺激信号は正弦波信号である。
本発明による装置の一実施形態において、刺激信号は矩形信号である。
本発明による装置の一実施形態において、刺激信号の周波数ｆは、脳波（ＥＥＧ）信号の共振周波数ｆ_Ｒを決定するために０〜１００Ｈｚの周波数範囲で自動的に変化させられる。

本発明による装置の一実施形態において、刺激信号の信号パラメータの決定された最適設定値は記憶装置に格納される。
本発明による装置の一実施形態において、制御装置は、電気刺激信号ＥＳＳおよび感覚刺激信号ＳＳＳが所定の位相関係を備えるように、信号発生器を制御するために制御線を介して信号発生器に接続される。

本発明による装置の一実施形態において、電気刺激信号ＥＳＳは電極を介してヒトに印加され、少なくとも１つの電極はヒトの感覚器官の近くに固定されるか、あるいは頭蓋に直接固定される。

本発明による装置のさらなる実施形態において、電気刺激信号ＥＳＳは、磁気刺激コイルを介してヒトに印加され、少なくとも１つの刺激コイルはヒトの感覚器官の近くに固定されるか、あるいはヒトの頭蓋に直接に固定される。

本発明による装置の一実施形態において、感覚器官はヒトの眼によって形成される。
本発明による装置の他の実施形態において、感覚器官はヒトの耳によって形成される。
本発明による装置の一実施形態において、感覚器官はヒトの触覚器官によって形成される。

本発明による装置の一実施形態において、光感覚刺激信号は電球から発せられるパルス閃光によって形成される。
本発明による装置の他の実施形態において、光感覚刺激信号は発光ダイオードから発せられる光信号によって形成される。

本発明による装置のさらに他の実施形態において、光感覚刺激信号はディスプレイモニタに表示される所定の刺激パターンによって形成される。
本発明による装置の一実施形態において、光感覚刺激信号は眼または脳の視野の損傷領域に印加される。

本発明は、請求項２５に記載の方法をさらに提供する。
本発明は、脳によって発生される生理学的信号を検出するステップと、検出された生理学的信号を予め選択された基準と比較して可変信号パラメータの最適設定値を決定するステップと、電気刺激信号および／または少なくとも１つのさらなる感覚刺激信号を感覚器官に印加するステップと、を備えるヒトの脳を刺激する方法であって、刺激信号の信号パラメータはこの信号パラメータの決定された最適設定値に調整される方法を提供する。

（ａ），（ｂ）は、種々の種類の障害に対する種々の種類の視野欠損を示す図である。 本発明による刺激装置の実施形態を示す図である。 本発明による方法の可能な実施形態を説明するフローチャートを示す図である。 本発明による方法の可能な実施形態を説明するさらなるフローチャートを示す図である。 ヒトの視野欠損ＶＦＤの例を示す図である。 （ａ），（ｂ）は、ヒトの視覚障害領域を決定する例を示す図である。 本発明による装置の実施形態で採用される視野欠損図を示す図である。 本発明による装置の実施形態で採用される、視野欠損図に対応する信号パターンを示す図である。 （ａ）は視野欠損図ＶＦＣを示し、（ｂ）〜（ｄ）は本発明による装置によって感覚器官に印加される刺激信号の例を示す図である。

本発明による装置および方法の以下の実施形態を、添付図を参照して説明する。
図２から分かるように、本発明の実施形態による刺激装置１は、ヒト２の感覚器官３Ａを刺激するために提供され、図２に示す実施形態において、刺激を受けた感覚器官３Ａはヒト２の眼によって形成され、各感覚器官３Ａはヒト２の脳３Ｂを刺激する。

図２に示す実施形態において、少なくとも１つの第１の電極４は、眼３Ａの近くまたは周囲に固定され、第２の電極５は基準電極として、ヒト２の頭蓋に固定される。両電極４、５は、信号線６、７によって電気刺激信号ＥＳＳを発生する刺激信号発生器８に接続される。図２に光信号によって示される実施形態において形成される感覚刺激信号ＳＳＳを発生するために、さらなる感覚刺激信号発生器９が提供される。

誘発性または自発性の生理学的信号を検出する信号検出器１０が提供される。信号検出器１０は、たとえば、ヒト２の頭蓋に取り付けられる、１つまたは複数の電極によって脳波信号ＥＥＧを検出するＥＥＧ検出器１０によって形成される。ＥＥＧ信号は、信号線１１を介して制御装置１２に出力される。制御装置１２は、検出された脳波信号をオペレータが入力装置１３を介して入力する基準と比較する。制御装置１２は、制御線１４を介して感覚刺激信号発生器９を制御し、制御線１５を介して電気刺激信号発生器８を制御する。第１のステップにおいて、２つの信号発生器８、９の一方、または両信号発生器８、９は、刺激信号をヒト２に印加し、刺激信号の周波数ｆなど、それぞれの刺激信号の信号パラメータは、所定の周波数範囲Δｆ内で自動的に変化させられる。制御装置１２は、ＥＥＧ信号検出器１０によって発生された測定脳波信号を監視し、検出された脳波信号ＥＥＧを選択された基準と比較して、可変信号パラメータの最適設定値を決定する。

他の実施形態において、検出器１０は、機能的磁気共鳴画像法によって測定される脳磁波信号またはＢＯＬＤ信号など、脳３Ｂの他の生理学的信号を検出する。
可能な実施形態において、選択される基準は、印加される刺激信号の特定周波数によって生じる生理学的信号、たとえば、脳波信号ＥＥＧの最大振幅である。この実施形態において、可変周波数ｆの最適設定値は、検出される生理学的信号の共振周波数ｆ_Ｒによって形成される。共振周波数ｆ_Ｒにおいて、生理学的信号は最大振幅Ａ_ｍａｘを備える。

一実施形態において、共振周波数ｆ_Ｒは、感覚刺激信号発生器９からヒト２の感覚器官３Ａに印加される感覚刺激信号ＳＳＳの周波数ｆを変化させることによって決定される。
他の実施形態において、共振周波数ｆ_Ｒは、所定の周波数範囲Δｆ内で、刺激信号発生器８から発生される電気刺激信号ＥＳＳの周波数ｆを変化させることによって決定される。典型的に、ヒト２の頭部に印加される電気刺激信号ＥＳＳは、０〜１００Ｈｚの範囲にあり、好ましくは約１０Ｈｚであり、電流が０〜５．０ｍＡｍｐで、好ましくは０．５ｍＡｍｐである。印加される電気刺激信号ＥＳＳの信号は、矩形パルス、または正弦波パルスによって形成することができる。信号パルスは、単一パルス、または多くの繰返しパルスからなるパルス列のいずれかとして印加される。さらに、パルスの形状は変化することがあり、たとえば、高振幅の正値性の後に低振幅であるが、長時間の負値性が続くことがある。好ましくは、両方の和がゼロに等しい。

図２に示される実施形態において、電気刺激信号ＥＳＳは、電極４、５を介してヒト２の頭蓋に印加される。１つまたは複数の電極４が眼球に近い領域に固定され、中性基準電極５は頭蓋または他の身体部位の皮膚に取り付けられる。

本発明による装置の一実施形態において、電極４、５は、ヒト２の頭蓋に直接取り付けられる。
本発明による装置１の他の実施形態において、電気刺激信号ＥＳＳは、保持装置によって適所に保持される磁気刺激コイル（経頭蓋磁気刺激）によってヒト２に印加される。

ヒト２の感覚器官３Ａを刺激している間に、ＥＥＧ信号検出器１０は、ヒト２の脳波信号を検出し、１つまたは複数の記録電極から情報を収集することができる。
可能な実施形態において、ＥＥＧ電極はヒトの頭蓋に固定され、脳波信号は好ましくは誘発電位として測定される。電気刺激信号ＥＳＳ、あるいは電気刺激信号および感覚刺激信号の両方によって形成される場合の印加刺激信号の周波数ｆは、所定の周波数範囲Δｆ内で変化させられ、脳波信号の最大振幅Ａ_ｍａｘを生成する周波数ｆの最適設定値を決定する。この最適な周波数は、共振周波数ｆ_Ｒを形成し、共振周波数ｆ_Ｒは、刺激装置１の記憶装置１６におけるＥＥＧパラメータとして、制御装置１２によって格納される。個々のヒト２は、所与の時点においてそれぞれ独自の共振周波数ｆ_Ｒを有する。

第１の動作モードにおいて、本発明による刺激装置１は、ヒト２のそれぞれの共振周波数ｆ_Ｒを決定する測定手順に切り替えられる。制御装置１２は、図２に示されるように、オペレータによってモード制御スイッチ１７を用いて、この動作モードに切り替えられる。刺激装置１は、ヒト２の共振周波数ｆ_Ｒが検出されて記憶装置１６に格納されるときに共振周波数ｆ_Ｒをディスプレイに表示する。

個々のヒト２の共振周波数ｆ_Ｒが検出されると、刺激装置１は、一実施形態において、自動的に他の動作モードに切り替わり、電気刺激信号ＥＳＳ、および少なくとも１つのさらなる感覚刺激信号ＳＳＳはいずれも、信号パラメータの決定された最適設定値、すなわち、記憶装置１６に格納されたヒト２の共振周波数ｆ_Ｒに調整される周波数ｆを用いて感覚器官３Ａに印加される。

他の実施形態において、共振周波数ｆ_Ｒが決定されると、オペレータは刺激装置１を他の動作モードに切り替える。
一実施形態において、刺激装置１はまず、ヒト２の自発性ＥＥＧを記録し、実際のアルファ脳波の活動を解析し、その後、自発性ＥＥＧ記録に基づいて刺激電極４を用いて所望周波数を刺激する。たとえば、ヒト２が１１．０Ｈｚの自発性ＥＥＧアルファ活動を有していても、予め選択された周波数目標が１０．２Ｈｚである場合、刺激電極は１０．２Ｈｚに設定され、ついには自発性ＥＥＧも１０．２Ｈｚに近い値を示すことになる。

本発明による刺激装置１の一実施形態において、刺激装置１は、ヒト２に印加される感覚刺激信号ＳＳＳと電気刺激信号ＥＳＳとの間の位相関係を制御する位相制御装置を備える。

一実施形態において、感覚刺激信号ＳＳＳおよび電気刺激信号ＥＳＳはヒト２に同時に印加され、すなわち、２つの信号間の位相差Δφはゼロである。
可能な実施形態において、電気刺激信号ＥＳＳは、１０Ｈｚの共振周波数ｆ_Ｒを備え、１０Ｈｚの視覚刺激信号と同期してヒト２に印加される。

他の実施形態において、２つの刺激信号の間に所定の位相差Δφがある。たとえば、電気パルス列が、特定周波数で１０秒の間、電極４、５を介してヒト２に印加され、その後、同じ周波数ｆで次の１０秒の間、視覚パルスがヒト２の感覚器官３Ａに印加される。

さらに他の実施形態において、周波数ｆが一定に保たれている間に電気刺激電極４の電流の強さが変化させられる。
一実施形態において、電気刺激信号ＥＳＳおよび感覚刺激信号ＳＳＳは、所定の周波数ｆで交互に印加される。

一実施形態において、脳波ＥＥＧ信号は頭蓋に定置された塩化銀電極または金電極を用いて測定され、ＥＥＧ信号記録は、単一電極または複数電極を用いて行なうことができる。

感覚刺激信号ＳＳＳを発生する信号発生器９は、一実施形態において、パルス化された光によって形成されて電球による閃光を発する。
他の実施形態において、感覚刺激信号発生器９は、発光ダイオードＬＥＤによって形成される視覚刺激信号ＳＳＳを発生する。

本発明による刺激装置１のさらなる実施形態において、視覚刺激信号を発生する感覚刺激信号発生器９は、所定の視覚信号パターンを表示するディスプレイによって形成される。このような刺激パターンは、視知覚を生成するのに有用な任意のパターンによって形成することができる。可能なパターンは、ヒト２に対して表示される移動らせんである。視覚刺激は、いかなる種類の刺激であってもよく、たとえば、移動パターン、または三角形や正方形などの簡単な定常幾何学パターンであってもよい。

図３は、本発明による方法の可能な実施形態のフローチャートを示す。
開始ステップＳ０の後、制御装置１２は、入力装置によって事前に設定される可変信号パラメータの最適設定値を決定するように動作する。選択された基準は、共振周波数であってもよく、脳波周波数、たとえば、あるアルファ波周波数などの他の生理学的パラメータであってもよい。オペレータがステップＳ１において基準を入力すると、刺激装置１は、一実施形態において、可変信号パラメータの最適設定値を決定する第１の動作モードに切り替わる。他の実施形態において、刺激装置１は、基準の入力を待たずに、予め選択された基準を使用してその動作を自動的に開始する。

ステップＳ２において、刺激信号は、たとえば、所定の周波数範囲Δｆにおいて刺激信号の周波数ｆを変化させることによって、可変信号パラメータを用いてヒト２に印加される。刺激信号は、電気刺激信号ＥＳＳ、または感覚刺激信号ＳＳＳ、あるいは同時にこれらの両信号によって形成することができる。

刺激信号は、周波数または電流の強さ、あるいはこれら２つの組合せによって変化させることができる。
ステップ３において、検出器１０は生理学的信号、たとえば、ＥＥＧ信号を測定し、制御装置１２は、選択された基準に従って発生される生理学的信号を解析することによって可変信号パラメータの最適設定値を決定する。

制御装置１２が、信号パラメータの最適設定値、たとえば、ヒト２の共振周波数ｆ_Ｒを検出すると、この信号パラメータは、直ちにステップＳ４において記憶装置１６に格納され、刺激装置１は、感覚器官３Ａの損傷領域を回復するために別の動作モードに自動的に切り替わる。この動作モードにおいて、刺激装置１は、信号パラメータの最適設定値、すなわち、記憶装置１６に格納された設定値を用いて、電気刺激信号ＥＳＳおよび感覚刺激信号ＳＳＳを印加する。両信号ＥＳＳ、ＳＳＳは、所定の位相関係でヒト２に印加される。

電気刺激信号ＥＳＳおよび感覚刺激信号ＳＳＳの印加の継続期間は、たとえば、数分などの所定期間に相当する。
図４から分かるように、本発明による装置１の一実施形態において、まず、電気パルス信号が、たとえば、０〜１００Ｈｚの所定周波数範囲で印加される。

さらなるステップにおいて、生理学的信号のアルファ波振幅が、ＥＥＧ検出器１０によって測定される。オペレータは、所定の基準として測定された生理学的信号の最大振幅を入力し、図４の例において、最大振幅の点は１０．８Ｈｚの周波数で測定される。この信号パラメータ、すなわち、１０．８Ｈｚの周波数は、図２に示されるように、本発明による刺激装置１の記憶装置１６に格納される。図４の例において、オペレータは、ヒト２に印加される刺激信号を選択する。所与の例において、第１の感覚刺激信号ＳＳＳとして視覚刺激信号が選択され、第２の刺激信号として電気刺激信号ＥＳＳが選択されて電極を介してヒト２に印加される。さらなるステップにおいて、脳３Ｂの電気刺激は電極４、５を介してヒト２に印加される電気刺激信号ＥＳＳによって行なわれる。オペレータによる入力としての所定の位相関係において、感覚器官３Ａの視覚刺激は、この時点におけるヒトの共振周波数ｆ_Ｒである１０．８Ｈｚの周波数で行なわれる。

電気刺激信号ＥＳＳおよび視覚刺激信号ＳＳＳは互いに結合される。両信号は、所定の位相関係を有し、１０．８Ｈｚの同じ周波数でヒト２に印加される。この信号パラメータは、オペレータが入力装置１３を介して入力する所定の客観的な基準に従って生理学的ＥＥＧ信号を評価することによって検出される。

図５は、黒色で示される盲目領域を備えるヒト２の眼の視野欠損図ＶＦＣの例を示す。このような視野欠損図を決定するために、刺激信号がモニタによってヒト２に提示され、患者は図５の中央に示される十字を凝視する必要がある。刺激信号はモニタ上で無作為の位置に提示され、患者２は、キーまたは応答ボタンを押すことによって、各刺激に応答する。患者が反応しないとき、この位置もメモリに格納され、患者の実行を記録する後続の視野欠損図において、この位置は、図５に示されるように、視野欠損図ＶＦＣに黒色の正方形で表わされる。患者が正しく反応すると、白色の正方形がそれぞれの領域に合致する。視野欠損図ＶＰＣは、視覚領域対盲目領域を示す。

多くの場合、患者は視覚領域と盲目領域のみならず、部分的に損傷を受けた残存視覚領域も備える。すなわち、患者はこの領域に印加される刺激信号に応答することもあり、応答しないこともある。

図６は、このような残存視覚領域が決定されるプロセスを示す。様々な時刻Ｔ１〜ＴＸにおいて、独立した視野欠損図が生成され、続いて、図６ｂに示されるような重畳された視野欠損図ＶＦＣが生成される。このパラメトリック試験は、患者２が視覚刺激に対して不確かに応答する領域を表わし、これは図６ｂに灰色領域として示される。

本発明による刺激装置１の好ましい実施形態において、視覚刺激信号ＳＳＳは、損傷部位、すなわち、残存視覚領域（図６ｂにおける灰色領域）と盲目領域（図６ｂにおける黒色領域）のみに印加される。

図７ａは、患者２のパラメトリック視野欠損図ＶＦＣを示す。図７ｂは、刺激信号ＳＳＳが図７ａの視野欠損図を有する患者２に提示される領域を示す。図７ｂにおける白色領域は最大刺激の領域を示し、灰色は中間刺激を示し、黒色領域は無刺激の領域を示す。図７ａ、７ｂから分かるように、図７ａの盲目領域は、図７ｂに示されるように、最大刺激を受ける。

好ましい実施形態において、視野欠損図ＶＦＣによって示される視界の欠損が大きくなると、この視界に対する視覚刺激の量が大きくなる。
一実施形態において、視覚刺激の量は、感覚刺激信号ＳＳＳの周波数ｆを増すことによって増加される。

他の実施形態において、視覚刺激の量は、感覚刺激信号ＳＳＳの振幅を増すことによって増加される。
刺激装置１の好ましい実施形態において、制御装置１２は、各ヒト２の視野欠損図ＶＦＣを格納する視野欠損図メモリ１７に接続される。

ヒト２の視野欠損図ＶＦＣは、一実施形態において、データ記憶媒体からインタフェース経由でメモリ１７にロードされる。
他の実施形態において、モニタまたはディスプレイによって形成される刺激信号発生器９は、ヒト２の視野欠損図ＶＦＣを作成するための視野測定法を実施するために提供される。

この実施形態において、刺激装置１は、第１の運用段階で使用されて、ヒト２の視野欠損図ＶＦＣを作成する。その後、第２の運用段階において、ヒト２の共振周波数ｆ_Ｒが決定され、第３段階において、ヒト２の感覚器官３Ａが刺激信号によって刺激されて、刺激の量、すなわち、振幅または周波数が記憶装置１６に格納されたヒト２の視野欠損図ＶＦＣに応じて調整される。したがって、刺激装置１のこの実施形態において、刺激信号ＳＳＳ、ＥＳＳの第１の信号パラメータ、たとえば、刺激信号の周波数ｆは、最適設定値、すなわち、ヒト２の共振周波数ｆ_Ｒに調整され、刺激信号ＳＳＳ、ＥＳＳのもう１つの信号パラメータ、たとえば、振幅はＶＦＣ図メモリ１７に格納されたヒト２の視野欠損図ＶＦＣに応じて調整される。

回復刺激信号は、数秒から１時間といった長期間与えることができる。
図８ｂ〜ｄは、図８ａに示されるような視野欠損図ＶＦＣを有するヒト２の眼３Ａに対する印加刺激信号の例を示す。視野欠損図ＶＦＣは、種々の視野を示す眼の種々の領域を示す。たとえば、損傷を受けていない領域は１００％（白色）の能力を示し、完全な盲目領域は０％（黒色）の能力を示す。視野欠損図ＶＦＣにおける灰色領域は、一部の残存ニューロンの残存視覚が存在していることを示す。脳の部分的に損傷領域であるこれらの残存領域における細胞は、非同期的に発火する（図８ｂ）。図８ｃに示されるような電気刺激の間、残存ニューロンは同時に繰返し活性化され、誘発電位は眼内閃光を発生する。これらの領域の反復刺激によって、残存視覚は著しく強化されうる。このことは、損傷部位における細胞が同期的に発火しない場合の図８ｂで見られる。電気刺激信号ＥＳＳを印加することによって、細胞は互いに同期して発火する。電気刺激信号ＥＳＳおよび感覚刺激信号ＳＳＳが図８ｄに示されるように互いに結合されると、より多くの細胞が発火して脳内により強力な回復効果をもたらすものと考えられる。

本発明による刺激装置１のある実施形態において、装置は、刺激信号ＳＳＳを、電球などの光信号発生器から発生される光感覚刺激信号として送出する。
本発明による刺激装置１の他の実施形態において、ヒト２の聴覚器官３Ａ、すなわち、ヒト２の耳を刺激する装置１が提供される。この実施形態において、感覚刺激信号発生器９によって提供される刺激信号ＳＳＳは、種々の周波数（音の高さ）または音の強さ（デシベル単位）で体系的に送出されるパルス音またはクリック音などの聴覚刺激である。これらの刺激信号は、不規則に、あるいは、一定の順序で、たとえば、周波数が次第に高くなるように提供することができる。刺激装置１は、可能な実施形態において、聴覚回復刺激信号のパラメータを決定するための基準に基づいて聴覚障害を識別する。たとえば、ｘデシベルの音が、周波数範囲０〜１００Ｈｚでヒト２に与えられる。患者が、所与の音の強さにおいて、たとえば、２０〜４０Ｈｚの周波数に応答しなければ、感覚刺激信号ＳＳＳおよび電気刺激信号ＥＳＳが同時にこの周波数ｆで、あるいは、所定の位相差で患者２に印加される。

刺激装置１のさらなる実施形態において、装置１は、体性感覚器官、すなわち、ヒト２の接触感覚の刺激に使用される。この実施形態において、感覚刺激信号発生器９は、ヒト２の皮膚表面に置かれた振動装置によって形成される。振動周波数は、体系的に変化させられて皮膚への圧力が変えられる。振動装置の周波数ｆは、不規則に、あるいは、一定の順序、たとえば、振動周波数を増加することによって変化させられる。このようにして、刺激装置１は、体性感覚障害を識別する。たとえば、振動信号は、０〜１００Ｈｚの周波数範囲Δｆで提供することができて、その後、障害周波数に対応する周波数を有する刺激信号ＳＳＳが選択される。

可能な実施形態において、耳や触覚の障害は、検出器１０で検出された生理学的信号を制御装置１２が評価することによって自動的に検出される。
可能な実施形態において、各感覚器官３Ａの障害の図を格納するメモリが提供され、各感覚器官３Ａはヒト２の耳や皮膚領域によって形成することができる。聴覚障害や感触障害の周波数を示す患者の耳の聴覚図や、患者の皮膚本体部の体性感覚図が、メモリに格納される。

感覚結合の有無にかかわらず、電気刺激によって誘発される脳波（ＥＥＧ）の同期性は、神経系が損なわれる場合のすべての障害に影響する可能性があるため、本発明は、感覚障害（失明、難聴、体性感覚低下）の処置に対してだけでなく、他の障害に対しても有用である。これらの障害は、脳卒中および頭部損傷、昏睡、ならびに意識消失；アルツハイマー病後の無視、認識機能障害、および認知症；正常な老化における認識機能障害；パーキンソン病、片麻痺などが誘発する運動障害；失語症などの言語障害；記憶障害；注意力および集中力の欠如、多発性硬化症、ハンチントン病、失読症などの読書障害、近視、緑内障、黄斑変性症、斜視、弱視、子供の網膜色素変性症発達障害を含む光学系および網膜に影響を与える視力障害；末梢神経障害を含む。

Claims (14)

1. ヒト（２）の脳（３Ｂ）を刺激する刺激装置（１）であって、
   第１の信号発生器（８）を制御して、発生された電気刺激信号（ＥＳＳ）を前記ヒト（２）の感覚器官（３Ａ）に印加し、第２の信号発生器（９）を制御して、発生された感覚刺激信号（ＳＳＳ）を前記ヒト（２）の前記感覚器官（３Ａ）に印加する制御装置（１２）を備え、
   第１の動作モードにおいて、前記電気刺激信号（ＥＳＳ）、または前記電気刺激信号および前記感覚刺激信号の両方（ＥＳＳ、ＳＳＳ）によって形成される印加された刺激信号の周波数（ｆ）は、所定の周波数範囲（Δｆ）で変化させられて、前記印加された電気刺激信号（ＥＳＳ）に応答して、あるいは前記電気刺激信号（ＥＳＳ）および前記感覚刺激信号（ＳＳＳ）に応答して前記ヒト（２）の脳（３Ｂ）によって発生され、かつ前記制御装置（１２）に接続された信号検出器（１０）によって検出される誘発性の脳波信号または脳磁波信号の最大振幅（Ａ_ｍａｘ）を生成する周波数（ｆ）の最適設定値を決定し、
   第２の動作モードにおいて、前記電気刺激信号（ＥＳＳ）および前記感覚刺激信号（ＳＳＳ）はいずれも、前記ヒト（２）の個別の共振周波数（ｆ_Ｒ）を形成する前記周波数（ｆ）の決定された最適設定値に調整される周波数（ｆ）で前記感覚器官（３Ａ）に印加される、刺激装置。
2. 前記信号検出器（１０）はＥＥＧ検出器である、請求項１に記載の刺激装置。
3. 前記感覚刺激信号（ＳＳＳ）は光刺激信号、聴覚刺激信号、または振動刺激信号である、請求項１または２に記載の刺激装置。
4. 前記刺激信号は正弦波信号または矩形信号である、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の刺激装置。
5. 前記刺激信号の前記周波数（ｆ）は０〜１００Ｈｚの周波数範囲Δｆで変化させられる、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の刺激装置。
6. 前記刺激信号の前記周波数の決定された最適設定値は、記憶装置（１６）に格納される、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の刺激装置。
7. 前記制御装置（１２）は、前記電気刺激信号（ＥＳＳ）および前記感覚刺激信号（ＳＳＳ）が所定の位相関係（Δφ）を備えるように、制御線（１４、１５）を介して前記信号発生器（８、９）に接続されて前記信号発生器（８、９）を制御する、請求項１に記載の刺激装置。
8. 前記電気刺激信号（ＥＳＳ）は電極（４、５）または磁気刺激コイルを介して前記ヒト（２）に印加され、前記電極（４）または磁気刺激コイルの少なくとも一方は前記ヒト（２）の前記感覚器官（３Ａ）の近くに固定される、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の刺激装置。
9. 前記電極（４）または前記磁気刺激コイルが固定される前記感覚器官（３Ａ）は、前記ヒト（２）の眼、前記ヒト（２）の耳、または前記ヒト（２）の触覚器官によって形成される、請求項８に記載の刺激装置。
10. 前記光刺激信号は電球から発せられるパルス閃光によって形成される、請求項３に記載の刺激装置。
11. 前記光刺激信号は発光ダイオード（ＬＥＤ）装置から発せられる、請求項３に記載の刺激装置。
12. 前記光刺激信号はディスプレイモニタに表示される所定の刺激パターンによって形成される、請求項３に記載の刺激装置。
13. 光刺激信号が前記ヒト（２）の眼の損傷領域に印加される、請求項９に記載の刺激装置。
14. それぞれの感覚刺激信号（ＳＳＳ）に対する前記感覚器官（３Ａ）の領域の感度を示す感度チャートを格納するメモリ（１７）が提供される、請求項１に記載の刺激装置。

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