Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Neuroscience
Click here for the English version

Neuroscience

تعطل فص جبهي العصبية التزامن أثناء التحكم المعرفي بالتسمم بالكحول

Published: February 6, 2019 doi: 10.3791/58839
Automatic Translation
1,2, 1, 1,3, 4, 1
1Department of Psychology, San Diego State University, 2Department of Radiology, University of California San Diego, 3Department of Neurosciences, University of California San Diego, 4San Diego State University/UC San Diego Joint Doctoral Program in Clinical Psychology

Summary

هذه التجربة يستخدم أسلوب تقييد تشريحيا ماجنيتونسيفالوجرافي (أميج) لدراسة ديناميات متذبذبة الدماغ وتتسق وظيفي طويل المدى أثناء مشاركة التحكم المعرفي كدالة للتسمم بالكحول الحاد.

Abstract

صنع القرار يعتمد على التفاعلات الدينامية لمناطق الدماغ أساسا أمامي، ووزعت. أدلة مستفيضة من الدراسات الفنية التصوير بالرنين المغناطيسي (الرنين المغناطيسي الوظيفي) يشير إلى أن الأمامي cingulate (لجنة التنسيق الإدارية) وكورتيسيس prefrontal الأفقي (لاتبفك) العقد الأساسي سوبسيرفينج التحكم المعرفي. ومع ذلك، بسبب قرارها الزمنية المحدودة، الرنين المغناطيسي الوظيفي لا تعكس بدقة توقيت وطبيعة تفاعلها المفترضة. يجمع هذه الدراسة النمذجة المصدر وزعت إشارات دقيقة وقتيا ماجنيتونسيفالوجرافي (MEG) مع الهيكلية التصوير بالرنين المغناطيسي في شكل الدماغ أفلام "إلى: (1) تقدير المناطق القشرية تشارك في مراقبة المعرفية (" أين ")، (2) تميز تسلسلها الزمني ("متى")، و (3) تحديد مقدار متذبذبة ديناميات تفاعلاتها العصبية في الوقت الحقيقي. تدخل ستروب ارتبط بأكبر قوة ثيتا المتصلة بالحدث (4-7 هرتز) في لجنة التنسيق الإدارية أثناء الكشف عن التعارض تليها حساسية المستمر للمطالب المعرفية في لجنة التنسيق الإدارية ولاتبفك أثناء إعداد التكامل والاستجابة. وكشف تحليل تأمين المرحلة كووسسيلاتوري التفاعلات بين هذه المجالات مشيراً إلى التزامن العصبية على زيادة في الفرقة ثيتا أثناء المحاكمات الملائم الذي يحفز الصراع. هذه النتائج تؤكد أن الذبذبات ثيتا أساسيان للمزامنة البعيدة المدى اللازمة لدمج التأثيرات من أعلى إلى أسفل خلال التحكم المعرفي. ويعكس ميج يربك النشاط العصبي مباشرة، مما يجعلها مناسبة للمعالجات الدوائية على النقيض من الرنين المغناطيسي الوظيفي حساسة فعال في الأوعية. في هذه الدراسة، كانوا يشربون اجتماعية صحية إعطاء جرعة الكحول المعتدل والغفل في تصميم ضمن هذا الموضوع. التسمم الحاد يخفف ثيتا سلطة ستروب الصراع و dysregulated ذبذبات المشترك بين لجنة التنسيق الإدارية ولاتبفك، مما يؤكد أن الكحول مضر بالتزامن العصبية سوبسيرفينج التحكم المعرفي. أنها تتعارض مع السلوك الموجه بالهدف الذي قد ينتج عن نقص ضبط النفس، المساهمة في الشرب القهري. وخلاصة القول، هذا الأسلوب يمكن أن توفر نظرة ثاقبة التفاعل في الوقت الحقيقي أثناء المعالجة المعرفية، ويمكن أن تميز حساسية الانتقائي للتحدي الدوائية عبر الشبكات العصبية ذات الصلة.

Introduction

والهدف العام لهذه الدراسة دراسة آثار التسمم الكحول الحاد على التغييرات الزمانية في ديناميات متذبذبة الدماغ والتكامل الوظيفي طويلة المدى خلال التحكم المعرفي. المتعدد الوسائط العاملين التصوير نهج يجمع بين ماجنيتونسيفالوجرافي (MEG) والهيكلية التصوير بالرنين المغناطيسي (التصوير بالرنين المغناطيسي) لتوفير نظرة ثاقبة العصبية أساس صنع القرار مع عالية الدقة الزمنية، وعلى مستوى نظام تفاعلي.

سلوك مرن يجعل من الممكن للتكيف مع المطالب السياقية المتغيرة واستراتيجياً بالتبديل بين المهام المختلفة وشروط الاتفاق مع المقاصد والأهداف. القدرة على منع الردود التلقائية صالح الإجراءات ذات الصلة بالهدف ولكن غير المعتاد جانبا أساسيا من التحكم المعرفي. وتوحي الأدلة واسعة هو سوبسيرفيد بشبكة القشرية الغالب أمامي، مع القشرة cingulate الأمامي (لجنة التنسيق الإدارية) كعقدة مركزية في هذه الشبكة التفاعلية1،2،،من34. بينما الاتصال التشريحية وفيرة بين لجنة التنسيق الإدارية وكورتيسيس الأمامية الجانبية هو وصف جيد5،6، الخصائص الوظيفية للاتصال بين هذه المناطق أثناء التحكم المعرفي، اختيار الاستجابة والتنفيذ، وهي سوء فهم.

الصراع مؤثرة جداً رصد نظرية7،8 يقترح أن التحكم المعرفي ينشأ من تفاعل دينامي بين كورتيسيس prefrontal الآنسي والوحشي. يرمي هذا الحساب أن لجنة التنسيق الإدارية يرصد الصراع بين تمثيلات المتنافسة، ويشرك قشرة prefrontal الأفقي (لاتبفك) لتنفيذ مراقبة الاستجابة والأداء الأمثل. ومع ذلك، هذا الحساب هو أساسا استناداً إلى دراسات التصوير بالرنين المغناطيسي (الرنين المغناطيسي الوظيفي) الوظيفية باستخدام الإشارة (غامق) يعتمد مستوى بين الدم الأوكسجين. إشارة جريئة الرنين المغناطيسي الوظيفي أداة رسم خرائط مكانية ممتازة، ولكن قرارها الزمنية محدودة لأنه يعكس التغيرات الفسيولوجية الإقليمية باقتران neurovascular وساطة. ونتيجة التغييرات إشارة جريئة تتكشف مقياس كثير أبطأ وقت (بالثواني) من الأحداث العصبية (بالمللي ثانية) الأساسية9. وعلاوة على ذلك، إشارة جريئة هي حساسة للكحول تأثيرات فعال في الأوعية10 وقد لا تمثل بدقة حجم التغيرات العصبية، مما يجعله أقل ملاءمة للدراسات المتعلقة بالتسمم بالكحول الحاد. ولذلك يفترض التفاعل بين كورتيسيس prefrontal الآنسي والوحشي ووعيها بالحاجة التسمم بالكحول لفحصها بالطرق التي تسجل الأحداث العصبية بطريقة محددة زمنياً. ميج قد حل زمني ممتاز نظراً لأنه يعكس مباشرة التيارات بوستسينابتيك. مقيدة تشريحيا ميج (أميج) المنهجية المستخدمة هنا هو اتباع نهج متعدد الوسائط الذي يجمع بين توزيع النمذجة مصدر الإشارات ميج مع الهيكلية التصوير بالرنين المغناطيسي. أنها تسمح للتقدير من حيث تحدث التغييرات متذبذبة الدماغ المتصلة بالصراع والمشروبات، وعلى فهم التسلسل الزمني ("عند") من المكونات العصبية المعنية.

صنع القرار يعتمد على التفاعلات بين مناطق الدماغ الموزعة التي تقوم بشكل حيوي أن التعامل مع الطلبات المتزايدة على التحكم المعرفي. إحدى الطرق لتقدير التغيرات ذات الصلة بالحدث في التزامن البعيد المدى بين المنطقتين القشرية حساب مرحلة اقتران كمؤشر على ذبذبات المشارك11،12. تطبق هذه الدراسة تحليلاً لتأمين مرحلة اختبار الركيزة الأساسية للصراع رصد النظرية بدراسة التفاعلات كووسسيلاتوري بين لجنة التنسيق الإدارية ولاتبفك. ذبذبات العصبية في مجموعة ثيتا (4-7 هرتز) المقترنة مع عنصر التحكم المعرفي، وقد اقترحت كآلية أساسية لدعم التزامن البعيد المدى اللازمة للتجهيز المعرفي من أعلى إلى أسفل13،14، ،من 1516. يتم إنشاؤها في المناطق بريفرونتال كدالة لصعوبة المهمة، وهي يخفف إلى حد كبير من الكحول الحاد التسمم17،18،،من1920.

ويرتبط تناول الكحول المفرط الطويل الأجل مع طائفة من العجز الإدراكي مع الدوائر prefrontal يجري المتضررة خاصة21،22. تسمم الكحول الحاد ضار للتحكم المعرفي في ظروف تزايد صعوبة أو غموض، أو تلك التي تحفز استجابة التعارض17،،من2324. التي تؤثر على عملية صنع القرار، الكحول قد تتداخل مع السلوك الموجه بهدف، وقد تسفر عن ضبط النفس الفقيرة وزيادة شرب، وقد تسهم أيضا في حركة المرور أو العمل المتصلة بالمخاطر25،26،27 . هذه الدراسة تستخدم نهج أميج لقياس النشاط متذبذبة في الفرقة ثيتا، والتزامن بين المجالات التنفيذية الرئيسية مع الأزمنة ممتازة. ويتم فحص آثار الكحول على نشاط ثيتا وذبذبات المشترك بين لجنة التنسيق الإدارية ولاتبفك كدالة للصراع بمهمة التدخل ستروب. نحن افترض أن المطالب المعرفية المتزايدة المرتبطة بالتزامن وظيفية أكبر، وأن التقلبات الناجمة عن الكحول من النشاط المتزامن كورتيسيس prefrontal الآنسي والوحشي يكمن وراء ضعف في التحكم المعرفي.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

هذا البروتوكول التجريبي وافقت عليه "لجنة حماية المواد البشرية" في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو.

1-على البشر

  1. تجنيد المتطوعين الكبار اليد اليمنى سليم والحصول على موافقتها، والشاشة لهم على تضمين/استبعاد المعايير.
    ملاحظة: في هذه الدراسة، عشرون من الأفراد الشباب وصحية (يعني ± الانحراف المعياري [SD] العمر = 25.3 ± 4.4 سنوات) موظفا بمن فيهم النساء 8 الذين يشربون باعتدال، الذين تم في المعاملة أو القبض على المخدرات أو الكحول الجرائم ذات الصلة، الذين لا يبلغون ابدأ الأعراض المتعلقة بالإدمان على الكحول في "اختبار فحص إدمان الكحول ميشيغان قصير"28، الذين لا يدخنون أو استخدام المواد غير المشروعة، الذين ليس لديهم تاريخ من اضطرابات عصبية أو أي من المشاكل الصحية الحالية، والذين هم الدواء مجاناً وليس لديهم الكائنات المغناطيسية الداخلية أو يزرع.

2. التصميم التجريبي

  1. مسح كل مشارك أربع مرات، بما في ذلك ثلاث دورات ميغ (جلسة تمهيدية لا المشروبات ودورتين المشروبات التجريبية التي تدار الكحول ووهمي بطريقة وازنت)، وواحد في هيكلية التصوير بالرنين المغناطيسي.
    ملاحظة: في هذا التصميم في هذا الموضوع، المشاركين بمثابة عناصر التحكم الخاصة بهم من خلال المشاركة في دورات كل من الكحول ووهمي. هذا التصميم يقلل التباين الخطأ، ويزيد من قوة إحصائية بالتقليل من تأثير تقلب الفردية في تشريح الدماغ، وأنماط النشاط واستقلاب الكحول.

3-جمع ميج بالأشعة

  1. أداء دورة إطلاعية.
    1. أثناء الجلسة التمهيدية الأولى، إدارة الاستبيانات للحصول على مزيد من المعلومات حول التاريخ الطبي المشاركين، على أنماط الشرب وشدة الأعراض المتعلقة بالإدمان على الكحول28،29، تاريخ الأسرة 30من إدمان الكحول، والسمات الشخصية، بما في ذلك الاندفاع31،32.
    2. القيام تسجيل أولى في الماسح الضوئي ميج بعد البروتوكول هو موضح أدناه في الخطوات 3.2 و 3.3 و 3.5. لا توفر أي المشروبات. شرح المهمة وتشغيل الإصدار ممارسة المشاركين مما يسمح الحصول على وأطلع معها مسبقاً.
      ملاحظة: التأقلم للحالة التجريبية يخدم غرض التقليل من الآثار المحتملة الناجمة عن حالة الاستثارة33، مما يساوي بين الكحول اللاحقة ودورات الغفل في هذا البعد.
  2. إجراء دورات تجريبية الكحول/الغفل.
    ملاحظة:     اتبع نفس الإجراءات التجريبية خلال الدورات سواء من الكحول أو الغفل باستثناء المشروبات التي تدار. موازنة أمر المشروبات التي تدير المشروبات الكحول أولاً إلى أحد نصف المشاركين والوهمي للنصف الآخر في ترتيب عشوائي.
    1. لدى وصولهم إلى مختبر ميج، تشغيل تفحص اختبار موجز بوضع المشارك في الماسح الضوئي والتحقق من القنوات مغنطة الممكنة. قياس الوزن. شاشة لهم مع فشلهما إلكترونية. الاستعلام منها عن الامتثال للمتطلبات الامتناع عن الكحول ح 48 ومن الأغذية من أجل ح 3 قبل التجربة.
    2. جمع عينات البول للوحة اختبار المخدرات متعددة من جميع المشاركين واستبعاد أولئك الذين اختبار إيجابي لأي دواء. وبالإضافة إلى ذلك، تحقق من المشاركين الإناث للحمل ببول اختبار واستبعاد أولئك الذين اختبار إيجابية أو إذا كانوا يشتبهون في أنها قد تكون حاملا.
    3. تقييم التغيرات الدينامية في ذاتي آثار الكحول من قبل المشاركين تسألك أن معدل مشاعرهم لحظة والدول مقياس موحد34 قبل الشرب وفي مناسبتين إضافية خلال التجربة-على أطرافهم تصاعدي (~ 15 دقيقة بعد استهلاك المشروبات) واطرافهم تنازلي منحنى تركيز الكحول التنفس (براك)، بعد ميج تسجيل.
    4. إدارة تشغيل المهمة ستروب ممارسة على كمبيوتر محمول مع برنامج العرض حافزا التأكد من أن المشاركين فهم المهمة قبل التسجيل.
      ملاحظة: ويجمع هذا الإصدار من المهمة ستروب القراءة ولون التسمية (الشكل 1). الشرط الملازم يتكون من عبارة اللون (أي، الأحمر، الأخضر، الأزرق، الأصفر) التي يتم طباعتها في مطابقة لون الخط (أي كلمة "الخضراء" مطبوعة باللون الأخضر). في الشرط غير متناسبة، تتم طباعة عبارة لون لون تطابق معناها (أي كلمة "الخضراء" مطبوعة باللون الأصفر). أطلب من المشاركين بالضغط على أحد الأزرار الأربعة المقابلة للون الخط كلما كلمة مكتوبة بالألوان، أو عند كلمة مكتوبة باللون الرمادي، للضغط زر المقابل لمعنى كلمة18،23.
  3. إعداد تسجيل ميج/EEG.
    ملاحظة:     وقد وصف تفاصيل عن اقتناء البيانات ميج في المنشورات السابقة35،،من3637.
    1. موقف كاب EEG أو فردية التخطيط الدماغي أقطاب على رئيس المشارك، والتحقق من أن جميع ممانعات أدناه 5 kΩ.
    2. إرفاق الملفات المؤشر (HPI) منصب رئيس على جانبي الجبهة وخلف الإذن كل.
      ملاحظة: هذه الخطوة غير محددة للنظم نيوروماج.
    3. رقمنة مواقع النقاط الاعتماد بما في ذلك ناسيون ونقطتين برياوريكولار، مواقف HPI اللفات، أقطاب EEG، والحصول على عدد كبير من النقاط الإضافية (~ 200) تحديد شكل الرأس. استخدم هذه المعلومات لتسجيل المشارك مع صور الرنين المغناطيسي التشريحية (الشكل 2).
  4. إدارة المشروبات.
    1. إعداد المشروبات الكحول بخلط الفودكا نوعية ممتازة مع عصير البرتقال المثلجة (25% v/v)، على أساس الجنس والوزن (0.60 غ/كغ الكحول للرجال، والكحول 0.55 غ/كغ للمرأة)، كل مشارك استهداف براك 0.06 في المائة مقابل38. خدمة نفس الحجم من عصير البرتقال في النظارات مع دواليب ممسوح مع الفودكا كمشروب غفل. أطلب من المشاركين لاستهلاك المشروبات في حوالي 10 دقيقة.
    2. تحقق براك المشتركين مع فشلهما بدءاً من ~ 15 دقيقة بعد شرب، وبعد ذلك كل 5 دقائق حتى أنها تدخل في دائرة التسجيل. حيث لا يمكن استخدام الأجهزة الإلكترونية في غرفة محمية، استخدم اختبار الكحول لعاب، الذي يتألف من مسحه القطن مشبعة باللعاب ويتم إدراجها في وعاء يوفر قراءات.
  5. الحصول على بيانات ميج/EEG.
    1. الموقف المشترك بشكل مريح في الماسح الضوئي. نظراً للنشاط بريفرونتال باهتمام خاص، ضمان أن يتم وضع المشارك حيث أن صفحته/صفحتها الرأس هو لمس أعلى الخوذة وهو الانحياز على طول الجبهة.
      ملاحظة: موقف رئيس يمكن أن تؤثر على تقديرات النشاط في نواح هامة نظراً لانخفاض التدرجات المجال المغناطيسي مع مكعب المسافة بين أجهزة الاستشعار و مصادر الدماغ39.
    2. قم بتوصيل لفائف HPI وجميع الأقطاب لمساهماتهما في الماسح الضوئي. وضع منصات الاستجابة بحيث يمكن الضغط على الأزرار بشكل مريح. التأكد من أن الخط مقروءاً بوضوح على شاشة العرض أمام المشاركين.
    3. مرة أخرى في غرفة التحكم، تحقق من أن الاتصال الداخلي يعمل بشكل صحيح. أذكر المشارك إلى أدنى حد وامض وتجنب الحركات بما في ذلك رئيس الحركة الناجمة عن الحديث. إرشاد المشاركين للرد على الأسئلة عن طريق الضغط على أزرار الرد بدلاً من ذلك.
    4. تحقق من أن يتم تسجيل كافة المشغلات استجابة والتحفيز بشكل صحيح. فحص جميع القنوات للتحف وقياس موضع الرأس في الماسح الضوئي.
    5. البدء في الحصول على البيانات وبدء المهمة. إعطاء فواصل كل دقيقة ~2.5 لبقية العيون. حفظ البيانات بعد إتمام المهمة ومرافقه المشارك خارج دائرة التسجيل.
    6. عندما تم إنهاء المشارك الماسح الضوئي، يكتسب حوالي دقيقتين بيانات من غرفة فارغة كمقياس للضوضاء مفيدة.
    7. أطلب من المشاركين لمعدل ينظر إلى صعوبة المهمة، والمحتوى من المشروبات إيمبيبيد، كيف مخمورا ورأوا، فضلا عن المزاج لحظة ومشاعر34.

4-صورة اقتناء والتعمير القشرية للهيكلية التصوير بالرنين المغناطيسي

  1. الحصول التصوير بالرنين المغناطيسي عالية الدقة تشريحية لكل مشارك، وإعادة بناء سطح القشرية كل مشارك مع فريسورفير البرنامج40،،من4142.
  2. استخدام سطح الجمجمة الداخلية المستمدة من صور الرنين المغناطيسي الهيكلية مجزأة لإنشاء نموذج عنصر حدود لحجم الموصل، الذي يستخدم لتوفير نموذج للحل إلى الأمام الذي يتسق مع كل فرد الدماغ التشريح43 , 44.

5-تحليل البيانات ميج

ملاحظة: تحليل البيانات مع النهج ميج مقيدة تشريحيا الذي يستخدم سطح القشرية أعيد بناؤها كل مشارك لتقييد تقديرات المصدر إلى45،،من40الشريط القشرية46. تيار التحليل يعتمد على وظائف مخصصة مع التبعيات على حزم متاحة للجمهور بما في ذلك FieldTrip47يجلاب48و49من المؤسسات متعددة الجنسيات.

  1. أثناء تجهيزها البيانات، استخدام مرشح تمرير فرقة متساهلة (مثلاً، 0.1-100 هرتز) وبيانات العصر فيما يتعلق ببداية التحفيز في قطاعات تشمل حشوة الفواصل في نهاية كل (مثلاً،-600 إلى 1100 مرض التصلب العصبي المتعدد للفاصل زمني للفائدة التي تمتد-300 إلى 800 مللي ثانية بعد إزالة المسافة البادئة).
  2. إزالة قنوات صاخبة ومسطحة، فضلا عن المحاكمات التي تحتوي على التحف بالفحص البصري واستخدام الرفض على أساس الحد الأدنى. استخدام تحليل المكونات المستقلة48 لإزالة القطع الأثرية اييبلينك ونبض القلب. القضاء على المحاكمات مع استجابات غير صحيحة.
  3. تطبيق Morlet المويجات (الشكل 3)47 لحساب طيف الطاقة المعقدة لكل محاكمة بزيادات 1 هرتز لنطاق التردد ثيتا (4-7 هرتز). قم بإزالة أي التحف إضافية. حساب التباين المشترك الضوضاء من بيانات غرفة فارغة.
  4. اشترك سجل البيانات ميج مع صور الرنين المغناطيسي باستخدام المعلومات رقمنة الرأس (3D) ثلاثي الأبعاد (الشكل 2).
    1. قم بفتح الوحدة النمطية مريلاب.
    2. حدد ملف | فتح | حدد الهيكلية التصوير بالرنين المغناطيسي موضوع.
    3. حدد ملف | الاستيراد | البيانات إيسوتراك | حدد ملف data.fif الخام | جعل نقطة.
    4. حدد Windows | معالم | ضبط معالم الاعتماد حتى شارك في تسجيل البيانات ميج والتصوير بالرنين المغناطيسي مقبولة.
    5. حدد ملف | حفظ.
  5. حساب التقديرات الضوضاء-حساسية تطبيع ثيتا مصدر السلطة والمرحلة مع18،نهج طيفية خرائط إحصائية حيوية50. أعرب ثيتا الأحداث المتصلة مصدر الطاقة كما في المئة مؤشرا على تغير مقارنة بخط الأساس.
  6. إنشاء متوسطات مجموعة ثيتا المتصلة بالحدث مصدر السلطة التي تتحول التقديرات كل مشارك على تمثيل القشرية متوسط51.
  7. تصور تقديرات المصدر على سطح متوسط مبالغ فيها تعزيز الرؤية لتقديرات سولكال (الشكل 4).
    1. فتح برنامج المؤسسات متعددة الجنسيات.
    2. حدد ملف | تحميل سطح | تحميل تضخم متوسط المجموعة فريسورفير القشرية سطح.
    3. حدد ملف | إدارة التراكبات | تحميل شركة الاتصالات السعودية | تحميل بيانات متوسط المجموعة | حدد ملف تحميل من التراكبات المتاحة.
    4. تراكب حدد نوع غيرها.
    5. ضبط مستوى العتبة "مقياس اللون" | إظهار.
    6. عرض أفلام الدماغ ودراسة المراحل الزمانية للتجهيز بتحديد المناطق وإطارات زمنية تتسم بتفعيل أعلى.
  8. إنشاء مناطق غير منحازة للفائدة (رويس) استناداً إلى التقديرات عموما بلغ متوسط المجموعة لإدراج مواقع القشرية مع أبرز مصدر الطاقة. حساب الوقت دورات لكل موضوع، والشرط، والعائد على الاستثمار (الشكل 5).
  9. يقدم تقديرات السلطة مصدر ثيتا التي تم الحصول عليها للتحليل الإحصائي.
    1. استخراج الإطارات الزمنية للفائدة من كل دورة الوقت العائد على الاستثمار، وإجراء تحليل التباين (ANOVA) مع المشروبات (الكحول، الغفل) ونوع المحاكمة (ملائمة، غير متناسبة) ضمن عوامل هذا الموضوع. استخدم اختبار nonparametric التقليب الكتلة المستندة52 لدراسة مقارنات المشروبات وشرط السلطة ثيتا المتصلة بالحدث كقيم جيدا تأمين المرحلة (PLV).
  10. تقدير التغيرات المتعلقة بالمهمة في التزامن البعيد المدى بين البؤر الرئيسية التنشيط في لجنة التنسيق الإدارية ولاتبفك بالحوسبة PLV12. أعرب PLV كتغيير في المائة مقارنة بخط الأساس.
    ملاحظة: PLV مؤشرا من اتساق زاوية المرحلة بين رويس اثنين عبر المحاكمات كما أنه يقيس مدى التي أنها تذبذبت المشترك على تردد معين وفي الوقت الحقيقي (فيلم 1).
  11. حساب العلاقات المتبادلة بين تقديرات النشاط ميج العائد على الاستثمار، ومؤشرات الأداء السلوكي، وعشرات استبيان إبلاغ تفسير نتائج الملاحظة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

وتبين النتائج السلوكية أن المهمة ستروب معالجته بنجاح التدخل استجابة لأن الدقة أدنى والرد أوقات أطول في المحاكمات غير متناسبة (الشكل 6). تسمم الكحول خفضت الدقة ولكن لا تؤثر على رد فعل مرات18.

التسلسل الزمانية للنشاط في نطاق التردد ثيتا كشفت مع النهج أميج الذي عموما باﻻتفاق مع النماذج المقبولة عموما من الوظائف المعرفية في هذا النوع من المهام. كما هو موضح في الأفلام الدماغ (2 فيلم)، يتم تنشيط القشرة البصرية في حوالي 100 مللي بعد ظهور حافز، يليه نمط تنشيط الخلفي لامامي أن يشرك كورتيسيس أساسا أمامي أثناء مراحل التكامل المعرفي بعد السيدة ~ 300 "لجنة التنسيق الإدارية" حساس بشكل خاص لغير متناسبة (المؤتمر الوطني العراقي)، الصراع محاكمات عالية-الصراع، مما يشير إلى التزامه أثناء الرصد. لجنة التنسيق الإدارية الرئيسية مولد ذبذبات ثيتا أثناء مهام التدقيق التحكم المعرفي ولكن أيضا نشطاً لاتبفك خلال مرحلة التكامل في جميع أنحاء مرئياً 350-600 السيدة تنشيط القشرة الحركية بعد ~ 600 مللي ثانية أثناء إعداد استجابة المرحلة (فيلم 2B). السلطة ثيتا المتصلة بالحدث أكبر في المحاكمات، والمؤتمر الوطني العراقي وما يتسق مع حساسيتها لمطالب الصراع (الشكل 5)، لا سيما في قشرة بريفرونتال13،،من1719،20. السلطة ثيتا يتناقص بالتسمم الكحول الحاد عموما. مع ذلك، عند مقارنة ملائمة (تسونغ) المحاكمات، يقلل الكحول السلطة ثيتا في المحاكمات لجنة التفاوض الحكومية الدولية (الصراع عالية) بشكل انتقائي في لجنة التنسيق الإدارية ولاتبفك18.

وتمتد هذه الدراسة النتائج من كوفاسيفيتش et al.18 بالتركيز على التفاعلات الدينامية بين هذه المناطق أثناء المعالجة للتدخل ستروب ضوء حساب السائدة من شبكة التحكم المعرفي7، 8-لفهم أفضل توقيت، ودرجة، وطبيعة التفاعلات بين هذين المجالين القشرية تعمل أساسا، حسبت بلفس لكل شرط المشروبات والمهمة، ولكل مشارك. كما هو موضح في بمتوسط مجموعة في الشكل 7، تختلف ذبذبات المشترك بين لجنة التنسيق الإدارية ولاتبفك عبر الزمن مع مطلع العام زيادة ذبذبات المشارك خلال حافز تجهيز المرحلة. تحت الغفل، هذا تبعتها زيادة مطردة بعد ~ 400 مللي ثانية على المحاكمات غير متناسبة خلال مرحلة إعداد التكامل والاستجابة. وهكذا، يلاحظ ذبذبات المشارك متزامنة بين كورتيسيس prefrontal الآنسي والوحشي فقط على محاكمات أكثر صعوبة، والمؤتمر الوطني العراقي تستحضر استجابة الصراع و(1,19) = 5.5، ف < 0.05. هذه الأدلة تؤيد الاقتراح أن لجنة التنسيق الإدارية ولاتبفك وظيفيا التفاعل في الوقت الحقيقي تعزز السيطرة المعرفية. وفي المقابل، التسمم بالكحول الحاد إلى حد كبير ديسريجولاتيس الذبذبات المشارك، تسفر عن شرط x المشروبات التفاعل، و(1,19) = 5.1، ف < 0.05، التي تأثرت المحاكمات غير متناسبة على وجه التحديد بالكحول و (1,19) = 8.8، ف < 0.01 (الشكل 7). وهذا قد تكمن وراء الاعتلالات الناجمة عن الكحول لمراقبة المثبطة ويشير إلى ضعف الوظائف التنظيمية من أعلى إلى أسفل لقشرة بريفرونتال للتسمم الحاد.

Figure 1
الشكل 1 : يجمع بين مهام ستروب لون التسمية وقراءة- وترد أمثلة للمحاكمة لكل من الشروط الثلاثة جنبا إلى جنب مع لون الإجابة الصحيحة. في حالة ملائمة (تسونغ)، يتسق لون الخط بمعنى الكلمة، بينما مسارات المحاكمات غير متناسبة (المؤتمر الوطني العراقي) تثير الصراع استجابة بسبب تدخل من معنى الكلمة. ويوعز المشاركين اضغط زر المقابل للون الخط عندما تتم كتابة الكلمات في اللون (تسونغ، لجنة التفاوض الحكومية الدولية) والاستجابة لمعنى كلمة (قراءة) عند أنها مكتوبة باللون الرمادي. عرض لمرض التصلب العصبي المتعدد 300 محاكمات وثم استبدال شاشة تثبيت ليتم عرض أنواع محاكمة السيدة 1700 في ترتيب عشوائي. في هذا الإصدار خاص، الظروف تسونغ ولجنة التفاوض الحكومية الدولية اكويبروبابل وعرضت على 16.7% تجارب كل من مجموع 576 المحاكمات. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 2
الشكل 2 : شارك في تسجيل ميج والتصوير بالرنين المغناطيسي- وتستخدم نقطة رقمية عبر الرأس التي تم جمعها خلال ميج تسجيل لتسجيل المشارك مع صور الرنين المغناطيسي التشريحية. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 3
الشكل 3 : Morlet المويجات. Morlet المويجات المستخدمة لحساب طيف الطاقة المعقدة لكل محاكمة بزيادات 1 هرتز التردد لتواتر الفرقة ثيتا (4-7 هرتز). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 4
الشكل 4 : إعادة الإعمار القشرية والتضخم- الأسطح القشرية الفردية يتم بناؤها، وتستخدم لتقييد السلطة التقديرية المصدر. يظهر هنا سطح القشرية متوسط الذي هو تضخم إبراز مصادر يقدر سولسي القشرية. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 5
الشكل 5 : مجموعة-متوسط الوقت دورات من ثيتا المتصلة بالحدث المصدر تقديرات السلطة في مناطق مختارة من الفائدة. زيادة غير متناسبة من المحفزات (المؤتمر الوطني العراقي) وأثارت السلطة المتصلة بالحدث ثيتا مقارنة بالمحفزات (تسونغ) ملائمة في القشرة cingulate الأمامي (لجنة التنسيق الإدارية؛ و (1,19) = 34.1، ف < 0.0001) فضلا عن قشرة prefrontal الأفقي (لاتبفك؛ و (1,19) = 11.0، ف < 0.01)، خلال 480-670 السيدة الصراع معالجة حساس بشكل خاص للتسمم بالكحول كما كان يخفف قوة ثيتا إلى لجنة التفاوض الحكومية الدولية بالتسمم بالكحول (F(1,19) = 9.9، ف < 0.01). ويصور المحور الصادي الأساس لتصحيح ثيتا المتصلة بالحدث تطبيع الضوضاء مصدر الطاقة. وقد تم تعديل هذا الرقم من كوفاسيفيتش et al.18. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 6
الرقم 6 : النتائج السلوكية على المهمة ستروب. تدخل ستروب انعكس في انخفاض الدقة وأوقات الاستجابة وقتاً أطول للمحاكمات (المؤتمر الوطني العراقي) غير متناسبة. تسمم الكحول (Alc) ضعف دقة مقارنة مع الغفل (Plac) ولكن لم يؤثر على أوقات رد الفعل. أشرطة الخطأ يعني الخطأ المعياري للوسط. وقد تم تعديل هذا الرقم من كوفاسيفيتش et al. 18- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 7
الشكل 7 : مجموعة-متوسط الوقت دورات لتأمين المرحلة القيم (بلفس) في الفرقة ثيتا. كووسسيلاتوري التزامن بين القشرة cingulate الأمامي (لجنة التنسيق الإدارية) وقشرة prefrontal الأفقي (لاتبفك) في الفرقة ثيتا أعرب عن تغيير في المائة من خط الأساس الغفل (يسار) والكحول (يمين) الشروط. بعد زيادة مبكرة في بلفس خلال حافز تجهيز المرحلة (400-600 مللي ثانية)، زيادة مطردة في ذبذبات المشارك الملاحظ ذيل (المؤتمر الوطني العراقي) غير متناسبة في استجابة لزيادة التحكم المعرفية ذات مسارات (تسونغ) تحت الغفل، بالمقارنة و (1,19) = 5.5، ف < 0.05. تسمم الكحول الحاد بشكل انتقائي dysregulated الذبذبات المشارك في المؤتمر الوطني العراقي المحاكمات، و(1,19) = 8.8، ف < 0.01. خرائط التنشيط (اقحم) إظهار تأثير التعارض (لجنة التفاوض الحكومية الدولية-تسونغ)، الذي البارز في لجنة التنسيق الإدارية ولاتبفك. مقياس اللون تدل تقديرات القوة الأساس لتصحيح المصدر في 480 مللي بعد ظهور الحوافز، مع أحمر (النشاط > 0.2) إلى اللون الأصفر (النشاط > 0.3) تشير إلى أقوى قوة ثيتا للمحاكمات خفيفة مقارنة بمحاكمات تسونغ. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Movie 1
الفيلم 1: ذبذبات المشارك. وحسبت تأمين المرحلة القيم في نطاق الترددات ثيتا (4-7 هرتز) بين القشرة cingulate الأمامي (لجنة التنسيق الإدارية) وقشرة prefrontal الأفقي (لاتبفك) كمقياس لمزامنة حساسة لاتساق المرحلة الفرق بين هذه رويس اثنين بغض النظر عن السعة السلطة ثيتا. اضغط هنا لتحميل هذا الفيلم-

Movie 2
الفيلم 2: الدماغ الأفلام- توزيع النمذجة مصدر الإشارات ميج جنبا إلى جنب مع الهيكلية يسمح التصوير بالرنين المغناطيسي لتقدير المناطق القشرية الرئيسية توليد الطاقة ثيتا، والتسلسل الزمني للتنشيط على استجابة لتدخل ستروب. (أ) بعد تجهيز الحسية المبكرة، القشرة cingulate الأمامي (لجنة التنسيق الإدارية) بشكل انتقائي تنشيط بواسطة المحاكمات غير متناسبة، وعالية-الصراع بعد ~ 350 السيدة (ب) بينما لجنة التنسيق الإدارية هي المولد الرئيسي للذبذبات ثيتا خلال مهام التدقيق التحكم المعرفي، قشرة prefrontal الأفقي (لاتبفك) وتقوم أيضا خلال مرحلة التكامل حوالي 350-600 السيدة تنشيط القشرة الحركية لوحظ بعد ~ 600 مللي ثانية أثناء إعداد استجابة. مقياس اللون تدل تقديرات القوة التفاضلية المصدر الأساس لتصحيح، مع اللون الأحمر يشير إلى تفعيل أكبر من 0.79 ميديالى (0.57 أفقياً) والأصفر يشير إلى تفعيل أكبر من 0.9 ميديالى (0.8 أفقياً). يرجى الملاحظة بأنه ينبغي أن تظهر هذه الأفلام اثنين جنبا إلى جنب مع دورات الزمن تتكشف المتصلة بلجنة التنسيق الإدارية ولاتبفك، على التوالي. اضغط هنا لتحميل هذه الأفلام-

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

وتضم المتعدد الوسائط التصوير الطريقة المستخدمة في هذه الدراسة النمذجة المصدر الموزعة من إشارة ميج وقتيا الدقيقة جنبا إلى جنب مع القيود المكانية معكوس التقديرات المستمدة من الهيكلية التصوير بالرنين المغناطيسي كل مشارك. النهج أميج الذي يجمع بين نقاط القوة في هذه التقنيات لتوفير نظرة ثاقبة في المراحل الزمانية لديناميات متذبذبة وتكامل بعيد المدى سوبسيرفينج التحكم المعرفي. هذا الأسلوب يوفر مزيد من الدقة الزمنية من تقنيات نيورويماجينج أخرى مثل الرنين المغناطيسي الوظيفي جريئة الأزمنة التي هي بحجم ثانية بسبب حساسيتها غير المباشرة للتغيرات العصبية عبر neurovascular اقتران9. في المقابل، يسمح الدقة ميلي ثانية واحدة من الإشارات ميج لتحقيق مراحل التجهيز العصبية، كما يتبين من هذه الدراسة. يفترض نموذج أميج المصادر الموزعة من إشارة ميج على طول القشرية السطحية التي، عندما أعيد بناؤها من صور الرنين المغناطيسي الهيكلية، يوفر القيود المكانية للنشاط وتقدر45،53. يمكن استخدام هذه التقديرات المكانية للتحقيق ليس فقط من التنشيط المحلي لكن الاتصالات البعيدة المدى على مستوى شبكة تفاعلية في شكل تأمين المرحلة16،20. وعلاوة على ذلك، أن النهج أميج أيضا مناسبة للتحقيق في آثار المعالجة الدوائية في الوظائف العصبية، نظراً لأن إشارة الرنين المغناطيسي الوظيفي غامق مرتبك بآثار المعالجات الدوائية مثل الكحول فعال في الأوعية، ولا يجوز تعكس بدقة حجم التغيرات العصبية10.

حساسية عالية لهذا الأسلوب للحظة العصبية يتغير يعني أنه كما أنها حساسة للضوضاء غير العصبية بما في ذلك حركات العضلات أو يومض العين، وبالقطع الأثرية المختلفة بحاجة إلى الكشف عن وإزالة بعناية من إشارة الخام. وعلاوة على ذلك، يمكن أن يكون موضع الرأس آثار كبيرة على تقديرات النشاط نظراً لحساسية أجهزة الاستشعار للمجال المغناطيسي التدرجات39. نظراً للافتراضات التي من طراز أميج، تقديرات المصدر مقيدة إلى السطح القشرية45،46، حيث لا يمكن تقدير النشاط أثارت من هياكل سوبكورتيكال.

استناداً إلى النتائج المنشورة سابقا18، بينت هذه الدراسة التغيرات في الطاقة المتصلة بالحدث ثيتا (4-7 هرتز) أثناء الصراع الناجم عن ستروب كدالة للتسمم الكحول الحاد في يشربون اجتماعية صحية. كما هو موضح في الشكل 5، السلطة ثيتا الحساسة خلطات للمطالب المعرفية التي تفرضها ظروف المهمة ستروب. التعارض فعالة بشكل خاص في إشراك التحكم المعرفي كما تنعكس في قوة ثيتا أكبر في قشرة prefrontal مقارنة بخط الأساس بريستيمولوس. الرئيسية المقدر مولد ذبذبات ثيتا لجنة التنسيق الإدارية التي حساسة للصراع وردا خلال وقت مبكر وتأخر تجهيز مراحل18. وتدعم هذه النتائج دور لجنة التنسيق الإدارية في الرصد للصراع في التوافق مع حسابات بارزة7،8. وهكذا، وفرت الأسلوب أميج فكرة حساسة وقتيا في مشاركة مستمرة من لجنة التنسيق الإدارية أثناء المحاكمات فرض تحميل أعلى في التحكم المعرفي. جنبا إلى جنب مع اتصالات مكثفة التشريحية بين لجنة التنسيق الإدارية والدماغ توزيع المناطق5،6، تؤيد هذه الأدلة بدورها متعدد الجوانب في التنظيم الذاتي. في طريقة العرض هذه، هي لجنة التنسيق الإدارية مركزا رئيسيا في النظام نيوروفونكشونال سوبسيرفيس التحكم المعرفي عن طريق مواءمة الأهداف والنوايا مع القيود السياقية وتحفيزية54،55. قشرة prefrontal إينفيرولاتيرال، لا سيما على الحق، وهو مجال هام آخر داخل هذا النظام الذي ارتبط بتثبيط الاستجابات متفوق ومراقبة أتينشونال والذاكرة العاملة في خدمة تحديث بيانات مهمة 56 , 57 , 58.

وقد ثبت أن الذبذبات ثيتا التوسط العصبية التكامل الضروري الإدراكية والعاطفية تجهيز13،16،،من5960. وبالتالي قد تعتمد الاتصالات العصبية على استثارة المتزامنة للفرق العصبية بعيدة في الفرقة ثيتا بايقاعات سريعة متداخلة التوسط التجهيز المحلي61،62. بلفس تعكس المرحلة الاتساق بين المناطق القشرية، وتستخدم عادة لتقدير ما تتسق متذبذبة كما أنه من المفترض أن هذين المجالين تتفاعل عند أنها تذبذبت شارك63. وفي الواقع، لوحظت زيادات مؤقتة في PLV في هذه الفواصل الزمنية للنشاط العصبي الذي من المتوقع أن تتطلب التفاعل المتزامن12،20. هذه الدراسة تؤكد الأدلة السابقة ويضيف صقل الزمانية للمزامنة الوظيفية بين المصادر وتشير التقديرات إلى لجنة التنسيق الإدارية ولاتبفك. تتسق مع التقارير السابقة64، تبين النتائج الحالية أن بلفس هي متزايدة ومطردة في المحاكمات غير متناسبة في المهمة ستروب. بالتحديد الكمي للمرحلة المزامنة بين هذين المجالين مع عالية الدقة الزمنية، هذه النتائج توسيع النزاع رصد الحساب، وتشير إلى أن تفاعلها بارزة لا سيما بعد ms ~ 350 على المحاكمات غير متناسبة. خلال هذه المرحلة من التكامل المعرفي، كورتيسيس prefrontal الآنسي والوحشي من المحتمل أن تتفاعل لدعم الأداء السلوكي خلال أصعب الظروف المهمة فرض مطالب على الاهتمام وتثبيط استجابة، والذاكرة العاملة. أدلة مستفيضة من الربط الوظيفي القائم على الرنين المغناطيسي الوظيفي الدراسات تشير إلى أن هذه المناطق القشرية تشكل شبكة سينجولو-أوبيركولار حيوية وتفاعلية تعتمد من أعلى إلى أسفل عنصر التحكم المعرفي65،66، 67-وبشكل أعم، الدماغ يحسن الاستجابة للمتطلبات البيئية بطريقة تكيفية ومتماسكة عن طريق مزامنة مرنة ودينامية نيوروفونكشونال الموزعة أنظمة68،69.

النهج ميج مقيدة تشريحيا المستخدمة في هذه الدراسة يعتمد على مزيج من أساليب التصوير التكميلية. يمكن وصف تسلسل الزمانية للنشاط العصبي، ويمكن توفير نظرة ثاقبة ديناميات بعيد المدى التفاعلات الهامة لدمج التأثيرات من أعلى إلى أسفل خلال مشاركة التحكم المعرفي. ويعكس إشارة ميج التيارات متشابك مباشرة، مما يسمح لاختبار فرضيات حول التفاعلات كووسسيلاتوري داخل وعبر أنظمة نيوروفونكشونال مع عالية الدقة الزمنية. وعلاوة على ذلك، هذا الأسلوب مناسبة للمعالجات الدوائية لأنها ليست عرضه فعال في الأوعية يفند. البحث من هذا المعمل وغيرها تشير إلى أن وظائف التحكم المعرفي بريفرونتالي بوساطة معرضة بشكل خاص للكحول التسمم17،،من1819،20،23 ،24،،من7071،72،،من7374. تبين هذه الدراسة أن التسمم الحاد الكحول يقلل من النشاط في مجالات prefrontal سوبسيرفينج الصراع استجابة. وعلاوة على ذلك، الكحول يعطل متزامنة ذبذبات المشارك20،75 التي قد تكمن وراء قمع البصر أو مهايئ استجابة. نتيجة لذلك هو في حالة سكر الأفراد معرض ناقص النفس مما أدى إلى إزالة التثبيط التي قد تسهم في الشرب القهري وتطوير الكحول التبعية25،،من2676. وباختصار، تقديرات ذبذبات المشارك متزامن يمكن إلقاء الضوء على التفاعل في الوقت الحقيقي من النظم العصبية التي تقوم بطلب المعرفي خاصة ويمكن إبلاغ نموذج واقعي يستند إلى الدماغ. أنهم تميز حساسية الانتقائي للتحدي الكحول عبر شبكات وتكون بمثابة المؤشرات الحيوية للضعف الفردية للتأثيرات الدوائية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

Acknowledgments

ودعمت هذا العمل تم "المعاهد الوطنية للصحة" (R01-AA016624). ونحن ممتنون للدكتور سانيا كوفاسيفيتش لاسهاماتها الهامة.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Elekta Neuromag Elekta Magnetoencephalography system
1.5 T GE EXCITE HG General Electric Magnetic Resonance Imaging scanner
Gold Cup Electrodes OpenBCI Electroencephalography electrodes for optional simultaneous EEG recording
Prep Check Impedance Meter General Devices Check electrode impedances
HPI Coils Elekta Head position indicator coils for co-registration
Alcotest Draeger Breathalyzer
Fiber Optic Response Pad Current Designs, Inc MEG-compatible response pad
Grey Goose Vodka Bacardi Vodka is used during the alcohol session
Orange Juice Naked Orange juice is used as the beverage during the placebo session as well as mixed with vodka during the alcohol session
Discover Drug Test Card American Screening Corp Multi-screen drug test
QED Saliva Alcohol Test OraSure Technologies Saliva alcohol test
Urine Hcg Test Strips Joylive Pregnancy test
Short Michigan Alcohol Screening Test Selzer et al., 1975 Alcoholism screening questionnaire
Zuckerman Sensation Seeking Scale Zuckerman, 1971 Questionnaire: disinhibitory, novelty-seeking, and socialization traits
Eysenck Impulsivity Inventory Eysenck & Eysenck, 1978 Questionnaire: impulsivity traits
Eysenck Personality Questionnaire Eysenck & Eysenck, 1975 Questionnaire: personality traits
Biphasic Alcohol Effects Scale  Martin et al., 1993 Questionnaire: subjective experience of the effects of alcohol

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Ridderinkhof, K. R., van den Wildenberg, W. P., Segalowitz, S. J., Carter, C. S. Neurocognitive mechanisms of cognitive control: the role of prefrontal cortex in action selection, response inhibition, performance monitoring, and reward-based learning. Brain and Cognition. 56 (2), 129-140 (2004).
  2. Shenhav, A., Cohen, J. D., Botvinick, M. M. Dorsal anterior cingulate cortex and the value of control. Nature Neuroscience. 19 (10), 1286-1291 (2016).
  3. Walton, M. E., Croxson, P. L., Behrens, T. E., Kennerley, S. W., Rushworth, M. F. Adaptive decision making and value in the anterior cingulate cortex. Neuroimage. 36 Suppl 2, T142-T154 (2007).
  4. Heilbronner, S. R., Hayden, B. Y. Dorsal Anterior Cingulate Cortex: A Bottom-Up View. Annual Review of Neuroscience. 39, 149-170 (2016).
  5. Barbas, H. Connections underlying the synthesis of cognition, memory, and emotion in primate prefrontal cortices. Brain Research Bulletin. 52 (5), 319-330 (2000).
  6. Vogt, B. A. Cingulate neurobiology and disease. , Oxford University Press. 114-144 (2009).
  7. Botvinick, M. M. Conflict monitoring and decision making: reconciling two perspectives on anterior cingulate function. Cognitive, Affective, & Behavioral Neuroscience. 7 (4), 356-366 (2007).
  8. Carter, C. S., van Veen, V. Anterior cingulate cortex and conflict detection: an update of theory and data. Cognitive, Affective, & Behavioral Neuroscience. 7 (4), 367-379 (2007).
  9. Buxton, R. B. Introduction to Functional Magnetic Resonance Imaging. , Cambridge University Press. New York, NY. (2002).
  10. Rickenbacher, E., Greve, D. N., Azma, S., Pfeuffer, J., Marinkovic, K. Effects of alcohol intoxication and gender on cerebral perfusion: an arterial spin labeling study. Alcohol. 45 (8), 725-737 (2011).
  11. Fell, J., Axmacher, N. The role of phase synchronization in memory processes. Nature Reviews Neuroscience. 12 (2), 105-118 (2011).
  12. Lachaux, J. P., Rodriguez, E., Martinerie, J., Varela, F. J. Measuring phase synchrony in brain signals. Human Brain Mapping. 8 (4), 194-208 (1999).
  13. Cavanagh, J. F., Frank, M. J. Frontal theta as a mechanism for cognitive control. Trends in Cognitive Sciences. 18 (8), 414-421 (2014).
  14. Sauseng, P., Griesmayr, B., Freunberger, R., Klimesch, W. Control mechanisms in working memory: a possible function of EEG theta oscillations. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 34 (7), 1015-1022 (2010).
  15. Wang, C., Ulbert, I., Schomer, D. L., Marinkovic, K., Halgren, E. Responses of human anterior cingulate cortex microdomains to error detection, conflict monitoring, stimulus-response mapping, familiarity, and orienting. The Journal of Neuroscience. 25 (3), 604-613 (2005).
  16. Halgren, E., et al. Laminar profile of spontaneous and evoked theta: Rhythmic modulation of cortical processing during word integration. Neuropsychologia. 76, 108-124 (2015).
  17. Rosen, B. Q., Padovan, N., Marinkovic, K. Alcohol hits you when it is hard: Intoxication, task difficulty, and theta brain oscillations. Alcoholism: Clinical and Experimental Research. 40 (4), 743-752 (2016).
  18. Kovacevic, S., et al. Theta oscillations are sensitive to both early and late conflict processing stages: effects of alcohol intoxication. PLoS One. 7 (8), e43957 (2012).
  19. Marinkovic, K., Rosen, B. Q., Cox, B., Kovacevic, S. Event-related theta power during lexical-semantic retrieval and decision conflict is modulated by alcohol intoxication: Anatomically-constrained MEG. Frontiers in Psychology. 3 (121), (2012).
  20. Beaton, L. E., Azma, S., Marinkovic, K. When the brain changes its mind: Oscillatory dynamics of conflict processing and response switching in a flanker task during alcohol challenge. PLoS One. 13 (1), e0191200 (2018).
  21. Oscar-Berman, M., Marinkovic, K. Alcohol: effects on neurobehavioral functions and the brain. Neuropsychology Review. 17 (3), 239-257 (2007).
  22. Le Berre, A. P., Fama, R., Sullivan, E. V. Executive Functions, Memory, and Social Cognitive Deficits and Recovery in Chronic Alcoholism: A Critical Review to Inform Future Research. Alcoholism: Clinical and Experimental Research. 41 (8), 1432-1443 (2017).
  23. Marinkovic, K., Rickenbacher, E., Azma, S., Artsy, E. Acute alcohol intoxication impairs top-down regulation of Stroop incongruity as revealed by blood oxygen level-dependent functional magnetic resonance imaging. Human Brain Mapping. 33 (2), 319-333 (2012).
  24. Marinkovic, K., Rickenbacher, E., Azma, S., Artsy, E., Lee, A. K. Effects of acute alcohol intoxication on saccadic conflict and error processing. Psychopharmacology (Berl). 230 (3), 487-497 (2013).
  25. Field, M., Wiers, R. W., Christiansen, P., Fillmore, M. T., Verster, J. C. Acute alcohol effects on inhibitory control and implicit cognition: implications for loss of control over drinking. Alcoholism: Clinical and Experimental Research. 34 (8), 1346-1352 (2010).
  26. Fillmore, M. T. Drug abuse as a problem of impaired control: current approaches and findings. Behavioral and Cognitive Neuroscience Reviews. 2 (3), 179-197 (2003).
  27. Hingson, R., Winter, M. Epidemiology and consequences of drinking and driving. Alcohol Reseach & Health. 27 (1), 63-78 (2003).
  28. Selzer, M. L., Vinokur, A., Van Rooijen, L. A self-administered Short Michigan Alcoholism Screening Test (SMAST). Journal of Studies on Alcohol. 36 (1), 117-126 (1975).
  29. Babor, T., Higgins-Biddle, J. S., Saunders, J. B., Monteiro, M. G. AUDIT: The Alcohol use disorders identification test: Guidelines for use in primary care. , WHO: World Health Organization. Geneva, Switzerland. (2001).
  30. Rice, J. P., et al. Comparison of direct interview and family history diagnoses of alcohol dependence. Alcoholism: Clinical and Experimental Research. 19 (4), 1018-1023 (1995).
  31. Eysenck, H. J., Eysenck, S. B. G. Manual of the Eysenck Personality Questionnaire. , Hodder & Staughton. (1975).
  32. Eysenck, S. B., Eysenck, H. J. Impulsiveness and venturesomeness: their position in a dimensional system of personality description. Psychological Reports. 43 (3 Pt 2), 1247-1255 (1978).
  33. Begleiter, H., Kissin, B. The Pharmacology of Alcohol and Alcohol Dependence. , Oxford University Press. 248-306 (1996).
  34. Martin, C. S., Earleywine, M., Musty, R. E., Perrine, M. W., Swift, R. M. Development and validation of the Biphasic Alcohol Effects Scale. Alcoholism: Clinical and Experimental Research. 17 (1), 140-146 (1993).
  35. Liu, H., Tanaka, N., Stufflebeam, S., Ahlfors, S., Hamalainen, M. Functional Mapping with Simultaneous MEG and EEG. Journal of Visualized Experiments. (40), (2010).
  36. Lee, A. K., Larson, E., Maddox, R. K. Mapping cortical dynamics using simultaneous MEG/EEG and anatomically-constrained minimum-norm estimates: an auditory attention example. Journal of Visualized Experiments. (68), e4262 (2012).
  37. Balderston, N. L., Schultz, D. H., Baillet, S., Helmstetter, F. J. How to detect amygdala activity with magnetoencephalography using source imaging. Journal of Visualized Experiments. (76), (2013).
  38. Breslin, F. C., Kapur, B. M., Sobell, M. B., Cappell, H. Gender and alcohol dosing: a procedure for producing comparable breath alcohol curves for men and women. Alcoholism: Clinical and Experimental Research. 21 (5), 928-930 (1997).
  39. Marinkovic, K., Cox, B., Reid, K., Halgren, E. Head position in the MEG helmet affects the sensitivity to anterior sources. Neurology and Clinical Neurophysiology. , 30 (2004).
  40. Dale, A. M., Sereno, M. I. Improved localization of cortical activity by combining EEG and MEG with MRI cortical surface reconstruction: A linear approach. Journal of Cognitive Neuroscience. 5, 162-176 (1993).
  41. Dale, A. M., Fischl, B., Sereno, M. I. Cortical surface-based analysis. I. Segmentation and surface reconstruction. Neuroimage. 9 (2), 179-194 (1999).
  42. Fischl, B., Sereno, M. I., Dale, A. M. Cortical surface-based analysis. II: Inflation, flattening, and a surface-based coordinate system. Neuroimage. 9 (2), 195-207 (1999).
  43. Gramfort, A., Papadopoulo, T., Olivi, E., Clerc, M. OpenMEEG: opensource software for quasistatic bioelectromagnetics. Biomedical Engineering Online. 9, 45 (2010).
  44. Kybic, J., et al. A common formalism for the integral formulations of the forward EEG problem. IEEE Transactions on Medical Imaging. 24 (1), 12-28 (2005).
  45. Dale, A. M., et al. Dynamic statistical parametric mapping: combining fMRI and MEG for high-resolution imaging of cortical activity. Neuron. 26 (1), 55-67 (2000).
  46. Marinkovic, K. Spatiotemporal dynamics of word processing in the human cortex. The Neuroscientist. 10 (2), 142-152 (2004).
  47. Oostenveld, R., Fries, P., Maris, E., Schoffelen, J. M. FieldTrip: Open source software for advanced analysis of MEG, EEG, and invasive electrophysiological data. Computational Intelligence and Neuroscience. , 156869 (2011).
  48. Delorme, A., Makeig, S. EEGLAB: An open source toolbox for analysis of single-trial EEG dynamics. Journal of Neuroscience Methods. 134, 9-21 (2004).
  49. Gramfort, A., et al. MNE software for processing MEG and EEG data. Neuroimage. 86, 446-460 (2014).
  50. Lin, F. H., et al. Spectral spatiotemporal imaging of cortical oscillations and interactions in the human brain. Neuroimage. 23 (2), 582-595 (2004).
  51. Fischl, B., Sereno, M. I., Tootell, R. B., Dale, A. M. High-resolution intersubject averaging and a coordinate system for the cortical surface. Human Brain Mapping. 8 (4), 272-284 (1999).
  52. Maris, E., Oostenveld, R. Nonparametric statistical testing of EEG- and MEG-data. Journal of Neuroscience Methods. 164 (1), 177-190 (2007).
  53. Marinkovic, K., et al. Spatiotemporal dynamics of modality-specific and supramodal word processing. Neuron. 38 (3), 487-497 (2003).
  54. Nachev, P. Cognition and medial frontal cortex in health and disease. Current Opinion in Neurology. 19 (6), 586-592 (2006).
  55. Kennerley, S. W., Walton, M. E., Behrens, T. E., Buckley, M. J., Rushworth, M. F. Optimal decision making and the anterior cingulate cortex. Nature Neuroscience. 9 (7), 940-947 (2006).
  56. Aron, A. R., Robbins, T. W., Poldrack, R. A. Inhibition and the right inferior frontal cortex: one decade on. Trends in Cognitive Sciences. 18 (4), 177-185 (2014).
  57. Erika-Florence, M., Leech, R., Hampshire, A. A functional network perspective on response inhibition and attentional control. Nature Communications. 5, 4073 (2014).
  58. D'Esposito, M., Postle, B. R. The cognitive neuroscience of working memory. Annual Review of Psychology. 66, 115-142 (2015).
  59. Hasselmo, M. E., Stern, C. E. Theta rhythm and the encoding and retrieval of space and time. Neuroimage. 85 Pt 2, 656-666 (2014).
  60. Womelsdorf, T., Johnston, K., Vinck, M., Everling, S. Theta-activity in anterior cingulate cortex predicts task rules and their adjustments following errors. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107 (11), 5248-5253 (2010).
  61. Fries, P. A mechanism for cognitive dynamics: neuronal communication through neuronal coherence. Trends in Cognitive Sciences. 9 (10), 474-480 (2005).
  62. Canolty, R. T., et al. High gamma power is phase-locked to theta oscillations in human neocortex. Science. 313 (5793), 1626-1628 (2006).
  63. Varela, F., Lachaux, J. P., Rodriguez, E., Martinerie, J. The brainweb: phase synchronization and large-scale integration. Nature Reviews Neuroscience. 2 (4), 229-239 (2001).
  64. Hanslmayr, S., et al. The electrophysiological dynamics of interference during the Stroop task. Journal of Cognitive Neuroscience. 20 (2), 215-225 (2008).
  65. Niendam, T. A., et al. Meta-analytic evidence for a superordinate cognitive control network subserving diverse executive functions. Cognitive, Affective, & Behavioral Neuroscience. 12 (2), 241-268 (2012).
  66. Sadaghiani, S., D'Esposito, M. Functional Characterization of the Cingulo-Opercular Network in the Maintenance of Tonic Alertness. Cerebral Cortex. 25 (9), 2763-2773 (2015).
  67. Dosenbach, N. U., Fair, D. A., Cohen, A. L., Schlaggar, B. L., Petersen, S. E. A dual-networks architecture of top-down control. Trends in Cognitive Sciences. 12 (3), 99-105 (2008).
  68. Bullmore, E., Sporns, O. The economy of brain network organization. Nature Reviews Neuroscience. 13 (5), 336-349 (2012).
  69. Fornito, A., Zalesky, A., Breakspear, M. The connectomics of brain disorders. Nature Reviews Neuroscience. 16 (3), 159-172 (2015).
  70. Anderson, B. M., et al. Functional imaging of cognitive control during acute alcohol intoxication. Alcoholism: Clinical and Experimental Research. 35 (1), 156-165 (2011).
  71. Kareken, D. A., et al. Family history of alcoholism interacts with alcohol to affect brain regions involved in behavioral inhibition. Psychopharmacology (Berl). 228 (2), 335-345 (2013).
  72. Schuckit, M. A., et al. fMRI differences between subjects with low and high responses to alcohol during a stop signal task. Alcoholism: Clinical and Experimental Research. 36 (1), 130-140 (2012).
  73. Nikolaou, K., Critchley, H., Duka, T. Alcohol affects neuronal substrates of response inhibition but not of perceptual processing of stimuli signalling a stop response. PLoS One. 8 (9), e76649 (2013).
  74. Gan, G., et al. Alcohol-induced impairment of inhibitory control is linked to attenuated brain responses in right fronto-temporal cortex. Biology Psychiatry. 76 (9), 698-707 (2014).
  75. Ehlers, C. L., Wills, D. N., Havstad, J. Ethanol reduces the phase locking of neural activity in human and rodent brain. Brain Research. 1450, 67-79 (2012).
  76. Goldstein, R. Z., Volkow, N. D. Dysfunction of the prefrontal cortex in addiction: neuroimaging findings and clinical implications. Nature Reviews Neuroscience. 12 (11), 652-669 (2011).

Tags

علم الأعصاب، 144 قضية، علم الأعصاب، والدماغ، والتحكم المعرفي، ماجنيتونسيفالوجرافي، الذبذبات ثيتا، تتسق العصبية، وتأمين المرحلة، الكحول، ستروب المهمة، التصوير المتعدد الوسائط
تعطل فص جبهي العصبية التزامن أثناء التحكم المعرفي بالتسمم بالكحول
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Marinkovic, K., Beaton, L. E.,… More

Marinkovic, K., Beaton, L. E., Rosen, B. Q., Happer, J. P., Wagner, L. C. Disruption of Frontal Lobe Neural Synchrony During Cognitive Control by Alcohol Intoxication. J. Vis. Exp. (144), e58839, doi:10.3791/58839 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter