JP3696519B2

JP3696519B2 - 時間的に高い精度でニューロンのイベントの発生を検出できる機能的磁気共鳴映像法

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Publication number: JP3696519B2
Application number: JP2001097826A
Authority: JP
Inventors: ミンリーティーソ; オガワセイジ; エー．ステップノスキーレイモンド
Original assignee: ルーセントテクノロジーズインコーポレーテッド
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2005-09-21
Anticipated expiration: 2021-03-30
Also published as: EP1138260A2; JP2001299726A; EP1138260A3; US6356781B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は全般に生理学、診断、神経化学に関し、特に、一般に「ｆＭＲＩ」として知られる機能的磁気共鳴映像法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人間の脳は相互作用する数十億のニューロンを含み、専門医は長い間その相互作用の方法を完全に理解することを求めてきた。脳の働きに関して知られている１つの事実は、脳はカスケード状のニューロンのイベントで刺激に応答するということである。この明細書の目的では、「刺激」は、生理的な活動または反応、あるいは心理的な活動または反応を顕在化、抑制、促進、減速させる、内部的または外部的な作用因、行為、または条件と定義される。刺激は視覚的入力、可聴的入力、触覚的入力、嗅覚的入力、味覚的入力、電気的入力および化学的入力を含むが、これらに限られるものではない。たとえば、脳は感覚器官のうち１つの器官を通して刺激を受け取る場合もあるし、またたとえば、神経薬理学的作用因の場合のように感覚器官を通さないで刺激を受ける場合もある。
【０００３】
図１は従来の技術でよく知られているような、カスケード状のニューロンのイベントを引き起こす刺激の図を示す。図１に示されているように、各ニューロンのイベントは円によって表され、各ニューロンのイベントは（ｉ）刺激、（ｉｉ）別のニューロンのイベント、または（ｉｉｉ）２つまたはそれ以上のニューロンのイベントの合流のいずれかによって引き起こされる。ニューロンのイベントの中には、別のニューロンのイベントを引き起こすものもあれば、引き起こさないものもある。図１に描かれたカスケードは数十のニューロンのイベントを含むが、典型的な刺激に応答する人間の脳の中の典型的なカスケードは、数百または数千あるいはそれ以上のニューロンのイベントを含む。
【０００４】
カスケードのトポロジは因果的であるので、同じ刺激が同じ環境の下で異なる時間に一人の人に与えられた場合、同じカスケードが発生することになる。さらに、脳の働きは、完全に環境要因の結果であるのではなく、少なくとも部分的には遺伝学的な要因の結果と考えられるので、同様な環境の下で同じ刺激が異なる人に与えられた場合、どちらの人にも同様なカスケードが生成されるという仮説が立てられる。この仮説が真であれば、ある人において観察されたカスケードが予想されたカスケードと異なる場合は、その人の病理学的な状態を示すことを示唆するため、この仮説は役に立つ。
【０００５】
ある人のカスケードが名目的であるか否かを決定するために、専門医は（１）カスケードを作る各ニューロンのイベントを検出および識別すること、（２）カスケードを作るニューロンのイベントが発生するシーケンス（または相対的なタイミング）を検出すること、および（３）カスケードを作るニューロンのイベントを、カスケードの一部ではない、同時に発生する別のニューロンのイベントから区別することができなければならない。
【０００６】
ニューロンのイベントを検出するための２つのよく知られた技法は、脳波記録法（一般に「ＥＥＧ」として知られる）および磁気脳波記録法（一般に「ＭＥＧ」として知られる）である。これらの技法は時間的に異なるニューロンのイベントの存在および相対的なタイミングを検出するには有利であるが、同時に発生するニューロンのイベントの間を区別するには適していない。
【０００７】
従来の技術でよく知られているように、同時に発生するニューロンのイベントは、そのイベントが発生した脳の中の場所に基づいてそれぞれ区別できる。たとえば、各ニューロンのイベントは脳全体で発生することはなく、また異なる時間に脳の異なる場所で発生することもなく、常に脳の空間的に画定された特定の領域で発生する。言い換えれば、各ニューロンのイベントは常に、発生するたびに脳の同じ領域の中で発生し、別の場所では発生しない。この事実は、同時に発生するニューロンのイベントがそれが発生する場所（すなわち、イベントの空間的な不均衡）に基づいて区別できることを意味するので役に立つ。
【０００８】
脳の活動を研究するための別のよく知られた技法は、機能的磁気共鳴映像法として知られる。脳波記録法および磁気脳波記録法と比較した場合、機能的磁気共鳴映像法の主な利点は、機能的磁気共鳴映像法はニューロンのイベントが脳の特定の領域で発生したか否かを正確に検出するため、同時に発生するニューロンのイベントの間を区別するのに適しているということである。
【０００９】
他方、脳波記録法および磁気脳波記録法と比較した場合、機能的磁気共鳴映像法はいくつかの点で不利である。第１に、機能的磁気共鳴映像法を使用してカスケードを作るニューロンのイベントをすべて検出することは、困難で時間がかかる。第２に、機能的磁気共鳴映像法は、カスケード内のニューロンのイベントが正しいシーケンスで発生していることを確認するために必要な、ニューロンのイベントの相対的なタイミングを検出するには適していない。第３に、機能的磁気共鳴映像法はニューロンのイベントを直接検出せず、その生理的な効果の一部を検出することによってニューロンのイベントが発生したことを推論するのみである。たとえば、脳の１領域におけるニューロンのイベントが、その領域で血流力学的効果および代謝的効果を引き起こすと、磁気共鳴映像法が検出するのはこれらの血流力学的変化および代謝的変化である。この明細書の目的では、「生理的な効果」は、生体またはその任意の一部の作用として定義され、明示的には、血流力学的効果または代謝的効果、あるいはその両方を含む。ニューロンのイベントは時間的にはよく画定されるが、これらに関連する血流力学的効果および代謝的効果は時間的にはよく画定されず、したがって、血流力学的効果または代謝的効果のいずれかを観察することによってニューロンのイベントが発生した時間を正確に検出することは困難である。
【００１０】
図２は、１つの刺激と、その刺激によって（直接的または間接的に）引き起こされた多くのニューロンのイベントのうち１つのイベントと、そのニューロンのイベントによって引き起こされた血流力学的効果および代謝的効果の時間的な関係を示すタイムラインを示す。図２に示されたように、刺激は時間ｔ＝ｔ_sで発生し、これは時間ｔ＝ｔ_Eでニューロンのイベントを引き起こし、このニューロンのイベントは少し後に明らかな生理的な効果を引き起こす。ニューロンのイベントは時間的によく画定され、継続するのはわずか数ミリ秒の場合もあるが、生理的な効果は時間的にはよく画定されず、典型的にはニューロンのイベントより何秒も経ってから発生する。したがって、ニューロンのイベントの生理的な効果を観察することによってニューロンのイベントが発生した時を時間的に高い精度で検出するのは困難である。
【００１１】
脳の活動を研究するための別のよく知られた技法は、ポジトロン放出断層撮影法であり（一般に「ＰＥＴ」として知られる）、患者はＯ¹⁵水を注射され、局所脳血流（一般に「ｒＣＢＦ」として知られる）の変化を観察することによってニューロンのイベントが検出される。この意味でポジトロン放出断層撮影法は磁気共鳴映像法と同じであるが、ポジトロン放出断層撮影法では、専門医はリアルタイムでニューロンのイベントを観察できない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、ニューロンのイベントが発生したことを時間的に高い精度で検出し、同時に発生するニューロンのイベント間を区別できる技法に対するニーズが存在する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、従来の技術における技法に関連するコストと欠点の一部を避けて、脳の活動を研究するための技法である。特に、本発明の例示的な実施形態は、脳の中でニューロンのイベントが発生したことを時間的に高い精度で検出することができ、さらに同時に発生するニューロンのイベントの間を区別できる技法である。さらに、本発明のいくつかの実施形態は、健康な組織を侵さず、リアルタイムでニューロンのイベントの観察を可能にするという点で有利である。これらの理由のために、本発明のいくつかの実施形態は医学および神経化学の研究に有用であろう。
【００１４】
本発明の例示的な実施形態によれば、被験者の脳の活動は、１つまたは複数の予想されるニューロンのイベント（制御された条件の下で知られた刺激によって引き起こされるカスケード状のニューロンのイベントの一部）が、予想された時に、予想されたように発生したかを観察することによって試験される。言い換えれば、知られた刺激を制御された条件下で被験者に与えて、予想可能なカスケード状のニューロンのイベントを引き起こす。被験者はついで、磁気共鳴映像法を用いて観察され、予想されたニューロンのイベントが実際に発生するか、またいつ発生するかを決定する。まったく発生しなかった場合、または予想された時間より大幅に異なる時間に発生した場合、被験者の病理学的な状態が示唆されることになる。このような一連のテストを実行することによって、病状の性質と場所が決定できる。
【００１５】
第１のニューロンのイベントが予想された通りに発生したか、また予想された時に発生したかを観察するために、第１のニューロンのイベントを含むと予想されるカスケード状のニューロンのイベントが、第１の刺激によってよく知られた方法で引き起こされる。その後、第１のニューロンのイベントの発生が、磁気共鳴映像法を使用することによってよく知られた方法で推論され、第１のニューロンのイベントの生理的な効果を検出する。これだけでは第１のニューロンのイベントが発生した時は時間的に高い精度で決定されないが、ニューロンのイベントがおよそ予想された時間に特定の領域で発生したか否かを示す。さらに、これは第１の刺激に関して、所与の時間におけるその領域の生理的な効果のベースラインを提供する。
【００１６】
次に、第１の刺激よりある時間間隔だけ前、または後に、第２の刺激によって第２のニューロンのイベントが引き起こされる。有利には、第２の刺激および時間間隔は、第２のニューロンのイベントおよび第１のニューロンのイベントが同時に、脳の同じ領域で発生するように選択される。第１のニューロンのイベントおよび第２のニューロンのイベントが同時に同じ場所で発生した場合、これらは建設的または破壊的に干渉し、この干渉は第１のニューロンのイベント（すなわち、ベースライン）のみで引き起こされる生理的な効果とは異なる生理的な効果によって明らかになる。言い換えれば、１つの領域において１つのニューロンのイベントに応答する生理的な効果は、その領域において２つの干渉するニューロンのイベントに応答する生理的な効果とは異なる。
【００１７】
第１のニューロンのイベントおよび第２のニューロンのイベントが同時に発生しなかった場合、干渉はなく、これはベースラインに似た生理的な効果によって明らかになる。第１のニューロンのイベントと第２のニューロンのイベントが干渉しなかった場合、イベントを干渉させる試みとして第１の刺激と第２の刺激の間の時間間隔を変化させることができる。干渉が検出された時、第１の刺激と第２の刺激の間の時間間隔は名目的な範囲と比較できる。時間間隔が名目的な範囲の外である場合、病理学的な状態が存在することを示唆する。
【００１８】
干渉は、２つの短命で比較的よく画定されたニューロンのイベントが時間的に一致した時のみ発生し、これらが同期的でない場合は発生しないので、本発明の一部の実施形態は、時間的に高い解像度でニューロンのイベントを検出することを可能にする。また、磁気共鳴映像法装置が使用されるので、同時に発生するニューロンのイベントの間を容易に区別し、別々に試験することができる。
【００１９】
本発明の例示的な実施形態は、第１の刺激で被験者を刺激して被験者の中で第１のイベントを引き起こすことと、第２の刺激で被験者を刺激して被験者の中で第２のイベントを引き起こすこととを含み、第２の刺激は第１の刺激の後で時間的な間隔Δｔ_n後に発生し、第１のイベントおよび第２のイベントは共同して、被験者の第１の領域で第１の生理的な効果の少なくとも１つの特性に時間的な間隔Δｔ_nの関数として作用し、さらに当該実施形態は、被験者の第１の領域において第１の生理的な効果の少なくとも１つの特性を測定することを含む。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図３は、本発明の例示的な実施形態による診断システム３００の構成図を示す。診断システム３００は、示されたように相互に接続された制御システム３１０、刺激装置バンク３２０、被験者３３０、および磁気共鳴映像システム３４０を備える。
【００２１】
制御システム３１０は、刺激装置バンク３２０を制御し被験者３３０に関する磁気共鳴映像システム３４０からのデータを分析するために必要なコンピュータおよび装置を備える。制御システム３１０、刺激装置バンク３２０、および磁気共鳴映像システム３４０は下に説明され図４に描かれている機能を実行する。
【００２２】
刺激装置バンク３２０は複数のＮ刺激装置（刺激装置３２１−１〜３２１−Ｎ）を備え、刺激装置の各々は制御システム３１０の命令の下に刺激で被験者３３０を刺激することができる。特に、刺激装置バンク３２０は、正確で可変的な時間で被験者３３０に２つまたはそれ以上の一連の刺激を多数適用することができる。たとえば、有利には制御システム３１０は刺激装置バンク３２０に、１００秒の間１０秒ごとに次の一連を繰り返すように命令することができる。２００ミリ秒の間被験者３３０の左目に赤い光をフラッシュし、３５０ミリ秒後に１．７００秒の間被験者３３０の右の耳に４４０Ｈｚの音を与え、さらに３００ミリ秒後に被験者３３０の左足に柔らかい電気ショックを与える。刺激装置３２１−１〜３２１−Ｎの各々は、特定の種類の刺激で被験者３３０を刺激することができる。
【００２３】
被験者３３０は、有利には動物、植物または人間などの生物である。
【００２４】
磁気共鳴映像システム３４０は当業者にはよく知られており、被験者３３０の第１の領域で１つまたは複数の生理的な効果の、１つまたは複数の特性（たとえば大きさなど）を検出することができ、また収集された観察されたデータを制御システム３１０に提供して分析することができる。当業者であれば磁気共鳴映像システム３４０を作成および使用する方法は明らかであろう。
【００２５】
図４は、本発明の例示的な実施形態による、診断システム３００のフローチャートを示す。
【００２６】
ステップ４０１では、図３の被験者３３０は、刺激装置バンク３２０によって与えられる刺激を正しく受け取れるように、磁気共鳴映像システム３４０の中に置かれる。有利には、被験者３３０は刺激装置バンク３２０によって提供される刺激以外の外部の刺激を受け取らないように保護されている。
【００２７】
ステップ４０２〜４０４では、例示的な実施形態は被験者３３０を第１の刺激で刺激して被験者３３０の目的の時間および場所でベースラインの生理的な応答を確立し、このベースラインはステップ４０５〜４０７で収集されたデータに対して、ベンチマークとして使用される。
【００２８】
ステップ４０２では、制御システム３１０は刺激装置バンク３２０内の１刺激装置に命令して第１の刺激で被験者３３０を刺激させ、被験者３３０の中に第１のイベントを発生させる（たとえばニューロンのイベントなど）。当業者であれば、与えられる刺激のタイプおよびその種々の特性は、検査を受けている被験者のタイプおよび観察が望まれるイベントのタイプに応じて選択されることが明らかであろう。
【００２９】
ステップ４０３では、磁気共鳴映像システム３４０は、ステップ４０２でイベントによって引き起こされた生理的な効果の少なくとも１つの特性を測定する。たとえば、被験者が人間でありイベントがニューロンのイベントである時、磁気共鳴映像システム３４０は、その人間の脳の１領域で血流力学的効果または代謝的効果あるいはその両方を測定する場合がある。典型的には、その領域は小さい（たとえば、１立方ミリメートルまたはそれ以下の大きさ、十数のニューロン、単一のニューロンなど）可能性がある。ステップ４０３で収集された観察されたデータは、磁気共鳴映像システム３４０によって制御システム３１０に渡される。
【００３０】
ステップ４０４では、制御システム３１０はステップ４０２および４０３を、（１）固定された回数、または（２）観察されたデータの統計的に有意なベースラインが収集されるまで反復する。
【００３１】
ステップ４０５では、制御システム３１０は刺激装置バンク３２０内の１刺激装置に命令して、ステップ４０２で第１の刺激が与えられたのとまったく同じように被験者３３０を刺激させる。
【００３２】
ステップ４０６では、制御システム３１０は刺激装置バンク３２０内の１刺激装置に命令して、第２の刺激で被験者３３０を刺激し、被験者３３０の中で第２のイベントを引き起こし、第２の刺激は第１の刺激がステップ４０５で最後に与えられた後で時間的な間隔Δｔ_n後に発生する。この明細書の目的では、時間的な間隔は負の値を有する場合があり、これは、第２の刺激が第１の刺激より前に発生することを意味する。時間的な間隔が正の値を有する場合は、第２の刺激が第１の刺激の後に発生することを意味する。時間的な間隔はゼロである場合もあり、これは第１の刺激および第２の刺激が同時であることを意味する。
【００３３】
さらに、第１の刺激および第２の刺激は同じである場合もあり、異なる場合もある。
【００３４】
ステップ４０７では、磁気共鳴映像システム３４０は、ステップ４０３で測定された生理的な効果の少なくとも１つの特性を測定する。ステップ４０７で収集された観察されたデータは、磁気共鳴映像システム３４０によって制御システム３１０に渡される。
【００３５】
ステップ４０８では、制御システムはステップ４０５、４０６、および４０７を、（１）固定された回数、または（２）ステップ４０７で収集された観察されたデータが統計的に有意になるまで反復する。
【００３６】
ステップ４０９では、制御システム３１０はステップ４０５、４０６、および４０７をそれぞれ時間的な間隔を変化させながら反復し、この反復は（１）ステップ４０３で収集されたデータと４０７で収集されたデータを比較して、干渉が観察されたことが示されるまで、または（２）時間的な間隔の範囲に渡って、ステップ４０３で収集されたデータと４０７で収集されたデータを比較して、干渉が観察されなかったことが示されるまで繰り返される。ステップ４０５〜４０７が異なる時間間隔で反復される場合、制御システム３１０はステップ４１０を実行する。
【００３７】
図５、６および７は、ステップ４０５〜４０７の３回の適用を示し、３回の適用はすべての点で同じであるが、第１の刺激と第２の刺激が異なる時間間隔Δｔ_nだけ離れている点のみ異なる。図５では、第１の刺激と第２の刺激の間の時間的な間隔が大きすぎるため、第１のニューロンのイベントは第２のニューロンのイベントに先行し、第１のニューロンのイベントと第２のニューロンのイベントの間に明らかな干渉はない。点線は、干渉が起きた場合、二次的な効果はどのように見えるかを示す。
【００３８】
図６では、第１の刺激と第２の刺激の間の時間的な間隔が小さすぎるため、第２のニューロンのイベントは第１のニューロンのイベントに先行し、第１のニューロンのイベントと第２のニューロンのイベントの間に明らかな干渉はない。ここでも、点線は、干渉が起きた場合、二次的な効果はどのように見えるかを示す。
【００３９】
図７では、第１の刺激と第２の刺激の間の時間的な間隔は第１のニューロンのイベントと第２のニューロンのイベントが同時に発生するような間隔であり、それは第１のニューロンのイベントと第２のニューロンのイベントの間の明らかな干渉によって証明される。点線は、干渉が起きなかった場合、二次的な効果はどのように見えるかを示す。
【表１】

【００４０】
上記の実施形態は本発明を説明するためのものであり、当業者であれば本発明の範囲から離れることなく、上記の実施形態の多くの変形例が工夫できる。したがって、このような変形例も首記の請求項およびその等価物の範囲内に含められることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の技術でよく知られた、カスケード状のニューロンのイベントを引き起こす刺激の図である。
【図２】刺激と、その刺激によって（直接的または間接的に）引き起こされた１つのニューロンのイベントとの時間的な関係、およびそのニューロンのイベントに関連する生理的な効果との時間的な関係を示すタイムラインを示す図である。
【図３】本発明の例示的な実施形態による、診断システム３００の構成図である。
【図４】本発明の例示的な実施形態による、診断システム３００の動作のフローチャートを示す図である。
【図５】第１の時間間隔Δｔ₁だけ離れ、第１の刺激によって引き起こされたイベントと第２の刺激によって引き起こされたイベントに明らかな干渉という結果をもたらさなかった、第１の刺激および第２の刺激を適用したタイミングを示す図である。
【図６】第２の時間間隔Δｔ₂だけ離れ、第１の刺激によって引き起こされたイベントと第２の刺激によって引き起こされたイベントに明らかな干渉という結果をもたらさなかった、第１の刺激および第２の刺激を適用したタイミングを示す図である。
【図７】第３の時間間隔Δｔ₃だけ離れ、第１の刺激によって引き起こされたイベントと第２の刺激によって引き起こされたイベントに明らかな干渉という結果をもたらした、第１の刺激および第２の刺激を適用したタイミングを示す図である。
【符号の説明】
３００診断システム
３１０制御システム
３２０刺激装置バンク
３３０被験者
３４０磁気共鳴映像システム

Claims

被験者の中で第１のニューロンのイベントを引き起こすために、前記被験者を第１の刺激で刺激する手段と、
前記被験者を第２の刺激で刺激して該被験者の中で第２のニューロンのイベントを引き起こすための手段と、前記第２の刺激は前記第１の刺激の後で時間的な間隔Δｔ_ｎ後に発生し、前記第１のニューロンのイベントおよび前記第２のニューロンのイベントは共同して、前記被験者の第１の領域で、第１の生理的な効果の少なくとも１つの特性に前記時間的な間隔Δｔ_ｎの関数として作用しており、
前記被験者の前記第１の領域で前記第１の生理的な効果の少なくとも１つの特性を測定するための磁気共鳴映像システムとを備える装置。
前記第１の刺激で被験者を刺激するための手段と、前記第２の刺激で前記被験者を刺激するための手段とは同じである請求項１に記載の装置。
前記第１の刺激で被験者を刺激するための手段と、前記第２の刺激で前記被験者を刺激するための手段とは異なる請求項１に記載の装置。
被験者の中で第１のニューロンのイベントを引き起こすために第１の刺激で前記被験者を刺激する手段と、
被験者の中で第２のニューロンのイベントを引き起こすために前記被験者を第２の刺激で刺激する手段とを含み、前記第２の刺激は前記第１の刺激の後で時間的な間隔Δｔ_ｎ後に発生し、前記第１のニューロンのイベントおよび前記第２のニューロンのイベントは共同して、前記被験者の第１の領域で、第１の生理的な効果の少なくとも１つの特性に前記時間的な間隔Δｔ_ｎの関数として作用するのを干渉しており、そして、
前記被験者の前記第１の領域で、前記第１の生理的な効果の前記少なくとも１つの特性を測定する手段をさらに含む装置。
被験者の中で前記第１のニューロンのイベントの第２のインスタンスを引き起こすために前記被験者を前記第１の刺激の第２のインスタンスで刺激する手段と、
前記被験者の中で前記第２のニューロンのイベントの第２のインスタンスを引き起こすために前記被験者を前記第２の刺激の第２のインスタンスで刺激する手段とを含み、前記第２の刺激の前記第２のインスタンスは、前記第１の刺激の前記第２のインスタンスの後で時間的な間隔Δｔ_ｎ＋１後に発生し、前記第１のニューロンのイベントの前記第２のインスタンスおよび前記第２のニューロンのイベントの前記第２のインスタンスは共同して、前記被験者の前記第１の領域で前記第１の生理的な効果の第２のインスタンスの少なくとも１つの特性に前記時間的な間隔Δｔ_ｎ＋１の関数として作用するのを干渉しており、そして、
前記被験者の前記第１の領域で、前記第１の生理的な効果の前記第２のインスタンスの少なくとも１つの特性を測定する手段をさらに含む請求項４に記載の装置。
前記第１の領域における前記第１の生理的な効果の前記少なくとも１つの特性を、前記時間的な間隔Δｔ_ｎと前記時間的な間隔Δｔ_ｎ＋１との関数として相関させる手段をさらに含む請求項５に記載の装置。
人間の中で第１のニューロンのイベントを引き起こすために、前記人間を第１の刺激で刺激する手段と、
前記人間の中で第２のニューロンのイベントを引き起こすために、前記人間を第２の刺激で刺激する手段と、前記第２の刺激は前記第１の刺激の後で時間的な間隔Δｔ後に発生し、前記第１のニューロンのイベントおよび前記第２のニューロンのイベントの各々は共同して、前記人間の脳の中の１領域で生理的な効果の大きさに前記時間的な間隔Δｔの関数として作用しており、
前記人間の脳の中の前記領域で、生理的な効果の大きさを測定する手段と、
どの時間的な間隔Δｔが前記人間の脳の中の前記領域で生理的な効果の大きさを干渉しかつ共同して作用させたかを決定するために、前記時間的な間隔Δｔを変化させながら、前記第１、第２および第３の手段の動作を制御する手段とを含む装置。
人間の脳の中の１領域で第１の生理的な効果を発生させる第１のニューロンのイベントを前記人間の中に引き起こすために、第１の刺激で人間を刺激する手段と、
前記人間の脳の中の前記領域で、前記第１のニューロンのイベントによって引き起こされた前記第１の生理的な効果の大きさを磁気共鳴映像法で測定する手段と、
前記第１および第２の手段を、前記第１の生理的な効果の、所望の統計的な有意性を有するプロファイルが達成されるまで反復する第３の手段と、
前記人間の中で前記第１のニューロンのイベントを引き起こすために、前記人間を前記第１の刺激で刺激する手段と、
前記人間の中で第２のニューロンのイベントを引き起こすために、前記人間を第２の刺激で刺激する手段と、前記第２の刺激は前記第１の刺激の後で時間的な間隔Δｔ後に発生し、前記第１のニューロンのイベントおよび前記第２のニューロンのイベントの各々は、前記人間の脳の中の１領域で生理的な効果の大きさに前記時間的な間隔Δｔの関数として作用しており、
前記人間の脳の中の前記領域で、生理的な効果の大きさを磁気共鳴映像法で測定する第６の手段と、
どの時間的な間隔Δｔが前記人間の脳の中の前記領域で生理的な効果の大きさを干渉しかつ共同して作用させたかを決定するために、前記時間的な間隔Δｔを変化させながら、前記第４、第５および第６の手段の動作を制御する手段とを含む装置。
前記第１の刺激および前記第２の刺激は同じである請求項４，７または８に記載の装置。
前記第１の刺激および前記第２の刺激は異なる請求項４、７または８に記載の装置。