酒精中毒对认知控制过程中额叶神经同步性的干扰

决策是一种动态的交互过程，已通过功能性磁共振成像（FMRI）得到广泛研究。神经影像学证据表明，前扣带皮层和外侧前额叶皮层是该神经网络中的关键节点。然而，由于FMRI的时间分辨率有限，无法准确实时反映这些脑区之间相互作用的时间进程和本质特征。

本研究采用一种解剖学约束的脑磁图和脑电图（MEG）方法，该方法将MEG信号的分布式源建模与结构性MRI相结合，生成脑部动态影像。该技术使我们能够探究急性酒精中毒如何影响决策过程。本次实验操作将由博士生Joe Happer、Burke Rosen以及研究助理Laura Wagner进行示范。

首先将受试者带入脑磁图（MEG）实验室进行测试扫描。让受试者进入扫描仪后，检查通道是否存在可能的磁化干扰。然后测量其体重，并让其向电子呼气分析仪吹气。

为了评估酒精主观效应的动态变化，需告知受试者，他们将在饮酒前以及实验过程中呼吸酒精浓度曲线的上升期和下降期各进行一次评估，使用标准化量表对其即时感受和状态进行评分。随后，在笔记本电脑上使用刺激呈现软件进行斯特鲁普任务（Stroop task）的练习测试，以确保受试者在正式记录前充分理解任务要求。根据每位受试者的性别和体重，将高品质伏特加与冷藏橙汁混合，配制酒精饮料。

将相同体积的橙汁倒入杯中，杯口边缘用伏特加擦拭作为安慰剂饮料。要求受试者在约10分钟内饮用完毕。随后，在受试者头部佩戴脑电图帽以及眼电图（EOG）电极。

检查所有阻抗是否均低于 5 千欧姆。将头部位置指示器（HPI）线圈分别置于前额两侧及双耳后方。将参考框架放置于受试者头部。

数字化标记定位点的位置，包括鼻根点、两个耳前点、HPI线圈位置、EEG电极位置，并获取大量用于勾勒头部形状的附加点。从饮酒后15分钟开始，使用呼气酒精检测仪检测受试者的呼气酒精浓度，之后每5分钟检测一次，直至其进入记录舱室。

首先将受试者舒适地安置在MEG扫描仪中。由于特别关注前额叶活动，需确保受试者的头部紧贴头盔顶部，并沿前部对齐。接着，将头部位置指示（HPI）线圈和脑电帽连接至扫描仪上相应的输入端口。

放置反应键的位置，以便受试者能够舒适地按压按钮。提醒受试者尽量减少眨眼，并避免包括说话引起的头部运动在内的各种动作。检查所有通道是否存在伪迹，并测量受试者在扫描仪中的头部位置。

然后，开始数据采集并启动任务。由于在屏蔽室内不能使用电子设备，需改用唾液酒精检测，该检测方法包括将浸有唾液的棉签插入一个可显示读数的容器中。任务完成后，保存数据并将受试者带出记录室。

在受试者离开扫描仪后，采集约两分钟空房间的数据，以测量仪器噪声。然后，请受试者评估感知到的任务难度、所饮用饮料的内容、他们感觉醉酒的程度，以及当时的情绪和感受。最后，对每位受试者获取高分辨率的解剖学磁共振成像扫描，并使用成像软件重建每位受试者的皮层表面。

在数据预处理过程中，使用宽松的带通滤波器，并将 epuc 数据分割为包含两端填充区间的片段。通过目视检查并结合基于阈值的剔除方法，去除噪声过大和平坦的通道以及含有伪迹的试验段。然后，采用独立成分分析去除眼动和心脏伪迹。

剔除包含错误反应的试验。接下来，应用更平缓的小波变换，以1赫兹为增量计算每次试验的复功率谱，第四theta频段，并去除任何额外的伪迹。为了将MEG数据与MRI图像进行共配准，请打开MRI实验室模块。

选择文件，导入，Isotrak 数据。选择 raw_data.fif 文件，然后点击生成点。

然后选择 Windows、Landmarks，点击 Adjust Fiducial Landmarks，直至 MEG 数据与 MRI 的共配准结果达到可接受水平。接下来，通过将每位受试者的估计值映射到平均皮层表征上，生成事件相关 theta 源功率的组平均值。随后，为在膨胀的平均表面上可视化源估计结果，请打开 MNE 软件。

选择“文件”，加载表面，并加载膨胀的群体平均 FreeSurfer 皮层表面。接着选择“文件”，管理叠加层，加载 STC，加载群体平均数据，然后从可用的叠加层中选择已加载的文件。调整颜色标度阈值，然后单击“显示”。

查看与事件相关的脑部动态影像，通过识别激活程度最高的脑区和时间窗，分析处理过程中的时空阶段。接下来，基于全组平均估计结果，创建无偏倚的感兴趣区域（ROI）。为了纳入源功率最显著的皮层位置，需针对每位受试者、每种条件及每个感兴趣区域计算其时间进程。

最后，通过计算相位锁定值，估算前扣带皮层（ACC）与外侧前额皮质（lateral PFC）主要激活焦点之间长程同步性的任务相关变化。将相位锁定值表示为相对于基线的百分比变化。行为学结果表明，Stroop任务成功地调控了反应干扰，因为在不一致试次中，准确率最低，反应时间最长。

酒精中毒降低了准确性，但不影响反应时间。事件相关theta功率在不一致试验中最高，这与其对冲突需求的敏感性一致，尤其是在前额叶皮层。然而，与一致试验相比，酒精选择性地降低了前扣带皮层（ACC）和外侧前额叶皮层（PFC）在不一致试验中的theta功率。

此外，前扣带皮层（ACC）与外侧前额叶皮层（PFC）之间的共震荡活动随时间而变化，在刺激处理阶段早期总体共震荡活动增加。在安慰剂条件下，这种增加在不一致试次中约400毫秒后进入整合与反应准备阶段时持续增强。相比之下，急性酒精中毒会破坏这些共震荡活动，进一步表明自上而下的调控功能对酒精具有易损性。

在本研究中，我们估算了加工过程中的时空特性，即“何处”和“何时”阶段，并探讨了决策过程中不同脑区之间的相互作用。我们揭示了酒精中毒如何破坏认知控制网络，这可能导致个体难以克制过度饮酒行为。