Störung der Frontallappen neuronale Synchronität während kognitive Kontrolle durch Alkoholvergiftung

Die Entscheidungsfindung ist ein dynamischer, interaktiver Prozess, der ausgiebig mit funktioneller Magnetresonanztomographie (FMRI) untersucht wurde. Neuroimaging-Beweise deuten darauf hin, dass der vordere Cingulate und die lateralen präfrontalen Kortiken wesentliche Knoten in diesem neuronalen Netzwerk sind. Aufgrund seiner begrenzten zeitlichen Auflösung kann FMRI jedoch den Zeitpunkt und die Art ihres Zusammenspiels nicht in Echtzeit genau wiedergeben.

Die vorliegende Studie verwendet eine anatomisch eingeschränkte Magneto- und Elektroenzephalographie oder MEG-Methode, die verteilte Quellmodellierung des MEG-Signals mit strukturellen MRT-bildenden Gehirnfilmen kombiniert. Es erlaubt uns zu untersuchen, wie sich akute Alkoholvergiftung auf die Entscheidungsfindung auswirkt. Die Doktoranden Joe Happer und Burke Rosen und Laura Wagner, wissenschaftliche Mitarbeiterin, werden dieses Verfahren demonstrieren.

Beginnen Sie, indem Sie den Teilnehmer in das MEG-Labor begleiten, um einen Testscan durchzuführen. Legen Sie sie in den Scanner, und überprüfen Sie die Kanäle auf mögliche Magnetisierung. Dann messen Sie ihr Gewicht und lassen Sie sie in einen elektronischen Atemschutzgeräteträger blasen.

Um dynamische Veränderungen in den subjektiven Wirkungen von Alkohol zu bewerten, informieren Sie das Subjekt, dass sie ihre momentanen Gefühle und Zustände vor dem Trinken und bei zwei weiteren Gelegenheiten während des Experiments, während des aufsteigenden und absteigenden Teils des Atemalkoholkonzentrations-Bordsteins, auf einer standardisierten Skala bewerten werden. Verwalten Sie dann einen Übungslauf der Stroop-Aufgabe auf einem Laptop mit Stimulus-Präsentationssoftware, um sicherzustellen, dass die Teilnehmer die Aufgabe vor der Aufzeichnung verstehen. Bereiten Sie das Alkoholgetränk zu, indem Sie hochwertigen Wodka mit gekühltem Orangensaft mischen, basierend auf dem Geschlecht und Gewicht jedes Teilnehmers.

Servieren Sie die gleiche Menge Orangensaft in Gläsern mit Rimen mit Wodka als Placebo-Getränk gestricheln. Bitten Sie den Teilnehmer, das Getränk in ca. 10 Minuten zu konsumieren. Als nächstes positionieren Sie die EEG-Kappe und das Elektrookulogramm, EOG, Elektroden auf dem Kopf des Teilnehmers.

Überprüfen Sie, ob alle Impedanzen unter 5 Kiloohm liegen. Befestigen Sie die Kopfpositionsanzeige HPI, Spulen auf beiden Seiten der Stirn und hinter jedem Ohr. Platzieren Sie die Referenzrahmen auf dem Kopf des Teilnehmers.

Endigitalisieren Sie Positionen der Treuhandpunkte, einschließlich der Nasion und zwei präauricularen Punktepositionen von HPI-Spulen, EEG-Elektroden und erhalten Sie eine große Anzahl zusätzlicher Punkte, die die Kopfform ablegen. Überprüfen Sie die Atemalkoholkonzentration des Teilnehmers mit einem Atemalkoholtest, beginnend bei 15 Minuten nach dem Trinken. Und dann alle fünf Minuten, bis sie den Aufnahmeraum betreten.

Beginnen Sie damit, den Teilnehmer bequem im MEG-Scanner zu positionieren. Da die präfrontale Aktivität von besonderem Interesse ist, stellen Sie sicher, dass der Teilnehmer so positioniert ist, dass sein Kopf die Oberseite des Helms berührt und an der Vorderseite ausgerichtet ist. Schließen Sie als Nächstes die HPI-Spulen und die Elektrokappe an die jeweiligen Eingänge am Scanner an.

Positionieren Sie Diebesgut, so dass die Tasten bequem gedrückt werden können. Erinnern Sie den Teilnehmer daran, das Blinken zu minimieren und Bewegungen, einschließlich Kopfbewegungen, die durch Sprechen verursacht werden, zu vermeiden. Untersuchen Sie alle Kanäle auf Artefakte, und messen Sie die Kopfposition im Scanner.

Starten Sie dann mit der Datenerfassung und dem Vorgang. Da elektronische Geräte im abgeschirmten Raum nicht verwendet werden können, schalten Sie auf einen Speichelalkoholtest um, der aus einem mit Speichel gesättigten Wattestäbchen besteht und in einen Behälter eingesetzt wird, der ein Auslesen bietet. Nachdem die Aufgabe abgeschlossen ist, speichern Sie die Daten und eskortieren Sie den Teilnehmer aus der Aufnahmekammer.

Nachdem der Teilnehmer den Scanner verlassen hat, erfassen Sie etwa zwei Minuten Daten aus dem leeren Raum als Maß für instrumentales Rauschen. Bitten Sie den Teilnehmer dann, die wahrgenommene Aufgabenschwierigkeit, den Inhalt des Imbibe-Getränks, die Berauschung, die sie sich berauscht zu bewerten, sowie ihre momentanen Stimmungen und Gefühle zu bewerten. Schließlich erhalten Sie von jedem Teilnehmer einen hochauflösenden anatomischen MRT-Scan und rekonstruieren Sie die kortikale Oberfläche jedes Teilnehmers mit Bildgebungssoftware.

Verwenden Sie während der Datenvorverarbeitung einen freizügigen Bandpassfilter und Epuc-Daten in Segmente, die Auffüllungsintervalle an jedem Ende enthalten. Entfernen Sie laute und flache Kanäle sowie Versuche, die Artefakte enthalten, durch visuelle Inspektion und mithilfe einer schwellenwertbasierten Abstoßung. Verwenden Sie dann die unabhängige Komponentenanalyse, um Augenblinken und Herzartefakte zu entfernen.

Beseitigen Sie Versuche mit falschen Antworten. Als Nächstes wenden Sie mehr Lay Wavelets an, um komplexe Leistungsspektren für jede Studie in einem Hertz-Schritt zu berechnen, das vierte Theta-Frequenzband, und entfernen Sie alle zusätzlichen Artefakte. Um die MEG-Daten mit MRT-Bildern zu registrieren, öffnen Sie das MRT-Labormodul.

Wählen Sie Datei, Importieren, Isotrak-Daten aus. Wählen Sie raw_data aus. fif-Datei und klicken Sie auf Punkte erstellen.

Wählen Sie dann Windows, Landmarks aus, und klicken Sie auf Fiducial Landmarks anpassen, bis die Mitregistrierung von MEG-Daten und MRT akzeptabel ist. Erstellen Sie als Nächstes Gruppendurchschnitte der ereignisbezogenen Theta-Quellleistung, indem Sie die Schätzungen jedes Teilnehmers in eine durchschnittliche kortikale Darstellung umwandeln. Öffnen Sie dann die MNE-Software, um die Quellschätzungen auf einer überhöhten durchschnittlichen Oberfläche zu visualisieren.

Wählen Sie Datei, Ladefläche und Last aufgeblasene Gruppe durchschnittliche freie Surfer kortikale Oberfläche. Anschließend wählen Sie Datei, Overlays verwalten, STC laden, Durchschnittliche Daten laden und die geladene Datei aus verfügbaren Overlays auswählen. Passen Sie die Schwellenwerte für den Farbmaßstab an, und klicken Sie auf Anzeigen.

Sehen Sie sich Gehirnfilme von ereignisbezogener Theta-Leistung an und untersuchen Sie die raumzeitlichen Verarbeitungsstadien, indem Sie Bereiche und Zeitfenster identifizieren, die durch höchste Aktivierung gekennzeichnet sind. Als Nächstes erstellen Sie unvoreingenommene Interessengebiete, den ROI, basierend auf den durchschnittlichen Gesamtschätzungen der Gruppe. Um kortikale Standorte mit der bemerkenswertesten Quellleistung zu integrieren, berechnen Sie Zeitkurse für jedes Thema, jede Bedingung und jeden ROI.

Schließlich sollten Sie aufgabenbezogene Änderungen in der Langstreckensynchronisierung zwischen den Hauptaktivierungsschwerpunkten im ACC und der lateralen PFC schätzen, indem Sie den Phasensperrwert berechnen. Geben Sie den Phasensperrwert als prozentuale Änderung relativ zum Basiswert an. Verhaltensergebnisse deuten darauf hin, dass die Stroop-Aufgabe erfolgreich Reaktionsstörungen manipuliert hat, da die Genauigkeit die niedrigste und die Reaktionszeiten bei inkongruierenden Versuchen am längsten waren.

Alkoholvergiftung senkte die Genauigkeit, hatte aber keinen Einfluss auf die Reaktionszeiten. Ereignisbezogene Theta-Macht ist am größten bei unpassenden Studien, was mit seiner Empfindlichkeit gegenüber Konfliktanforderungen übereinstimmt, insbesondere im präfrontalen Kortex. Im Vergleich zu kongruenten Studien verringert Alkohol jedoch die Leistungsfähigkeit in unpassenden Studien selektiv im ACC und im lateralen PFC.

Darüber hinaus variieren die Kooscillaten zwischen dem ACC und dem lateralen PFC im Laufe der Zeit, mit einer allgemeinen frühen Zunahme der Cooscillationen während einer Stimulusverarbeitungsphase. Unter Placebo folgt eine anhaltende Erhöhung nach etwa 400 Millisekunden auf unpassende Studien während der Integrations- und Reaktionsvorbereitungsphase. Im Gegensatz dazu reguliert eine akute Alkoholvergiftung diese Kooscillaten, was weiter auf die Anfälligkeit von regulativen Funktionen von oben nach unten gegenüber Alkohol hindeutet.

In dieser Studie haben wir die Raumzeit, die Verarbeitungsstadien, wo und wann geschätzt und untersucht, wie verschiedene Hirnbereiche während der Entscheidungsfindung interagieren. Wir haben gezeigt, wie Alkoholvergiftung das kognitive Kontrollnetzwerk dysreguliert, was zu verminderter Fähigkeit führen kann, auf übermäßigen Alkoholkonsum zu verzichten.