Questo esperimento utilizza un metodo vincolato anatomicamente magnetoencefalografia (aMEG) per esaminare la dinamica oscillatoria del cervello e sincronia funzionale a lungo raggio durante il fidanzamento di controllo cognitivo come una funzione di intossicazione acuta da alcool.
Processo decisionale si basa su interazioni dinamiche di regioni cerebrali distribuita, principalmente frontale. Ampia prova dagli studi di risonanza magnetica funzionale (fMRI) indica che l’anteriore del cingulate (ACC) e le cortecce prefrontale laterale (latPFC) sono i nodi essenziali che contribuiscono il controllo cognitivo. Tuttavia, a causa della sua limitata risoluzione temporale, fMRI non può riflettere con precisione i tempi e la natura della loro interazione presunta. Il presente studio combina modellazione distribuito fonte del segnale temporale preciso magnetoencefalografia (MEG) con MRI strutturale sotto forma di “film di cervello” a: (1) stima le aree corticali coinvolte nel controllo cognitivo (“dove”), (2) caratterizzano loro sequenza temporale (“quando”) e (3) quantificare la dinamica oscillatoria delle loro interazioni neurali in tempo reale. Interferenza di Stroop è stato associato con una maggiore potenza di evento-correlati theta (4-7 Hz) in ACC durante il rilevamento dei conflitti seguito da sensibilità sostenuta per esigenze conoscitive in ACC e latPFC durante la preparazione di integrazione e di risposta. Una fase di chiusura l’analisi ha rivelato co-oscillatory interazioni tra queste aree indicando loro synchrony neurale aumentata nella banda theta durante le prove incongrue che inducono conflitto. Questi risultati confermano che le oscillazioni teta sono fondamentali per lungo raggio sincronizzazione necessaria per l’integrazione di influenze dall’alto durante controllo cognitivo. MEG riflette l’attività neurale direttamente, che lo rende adatto per le manipolazioni farmacologiche in contrasto con fMRI che è sensibile alla vasoattivi confonde. Nello studio presente, bevitori sociali sani sono stati dati una dose di alcol moderato e placebo in una progettazione dell’entro-oggetto. Intossicazione acuta ha attenuato il potere di teta di Stroop conflitto e dysregulated co-oscillazioni tra l’ACC e latPFC, confermando che l’alcol è dannoso per synchrony neurale che contribuiscono il controllo cognitivo. Interferisce con il comportamento transitivi che può derivare in autocontrollo carente, contribuendo a bere compulsivo. In somma, questo metodo può fornire la comprensione nella interazioni in tempo reale durante l’elaborazione cognitiva e può caratterizzare la selettiva sensibilità farmacologica sfida tutte le pertinenti reti neurali.
L’obiettivo generale di questo studio è di esaminare gli effetti dell’intossicazione acuta dell’alcool sui cambiamenti spazio-temporali nella dinamica oscillatoria del cervello e integrazione funzionale a lungo raggio durante controllo cognitivo. Il lavoratore multimodale approccio di imaging combina magnetoencefalografia (MEG) e la formazione immagine a risonanza magnetica strutturale (MRI) per approfondire le basi neurali dei processi decisionali, con alta precisione temporale e al livello di un sistema interattivo.
Comportamento flessibile permette di adattarsi alle mutevoli esigenze contestuali e passare strategicamente tra diverse attività e requisiti in accordo con di uno intenti e obiettivi. La capacità di sopprimere le risposte automatiche a favore di azioni obiettivo rilevante ma non abituale è un aspetto essenziale del controllo cognitivo. Estesa prova suggerisce che esso è contribuita da una rete corticale prevalentemente frontale, con la corteccia anteriore del cingulate (CRNA) come nodo centrale di questa rete interattiva1,2,3,4. Mentre la connettività anatomica abbondante tra l’ACC e cortecce frontali laterali è ben descritto5,6, le caratteristiche funzionali di comunicazione tra queste regioni durante il controllo cognitivo, selezione di risposta e l’esecuzione, sono poco capito.
Il conflitto altamente influente monitoraggio teoria7,8 propone che il controllo cognitivo nasce da un’interazione dinamica tra le cortecce prefrontale mediale e laterale. Questo account si presume che l’ACC controlla il conflitto tra rappresentazioni concorrenti e impegna la corteccia prefrontale laterale (latPFC) per implementare il controllo di risposta e ottimizzare le prestazioni. Tuttavia, questo account si basa principalmente sugli studi di MRI (fMRI) funzionali utilizzando il sangue ossigenazione dependent (BOLD) segnale di livello. Il segnale BOLD fMRI è uno strumento di mappatura spaziale eccellente, ma la risoluzione temporale è limitata perché riflette i cambiamenti emodinamici regionali mediati dall’accoppiamento neurovascolare. Di conseguenza, i cambiamenti del segnale BOLD si svolgono su una molto più lenta scala temporale (in secondi) rispetto i sottostanti eventi neurali (in millisecondi)9. Inoltre, il segnale BOLD è sensibile a effetti vasoattivi10 dell’alcol e non può rappresentare con precisione la grandezza dei cambiamenti neurali, che lo rende meno adatto per studi di intossicazione acuta da alcool. Pertanto, la presunta interazione tra le cortecce prefrontale mediale e laterale e la sua sensibilità di alcool intossicazione c’è bisogno di essere esaminato dai metodi che registrare eventi neurali in modo preciso temporalmente. MEG ha un’eccellente risoluzione temporale poiché riflette direttamente correnti postsinaptiche. La metodologia di MEG (aMEG) anatomicamente vincolata impiegata qui è distribuito un approccio multimodale che combina modellazione di fonte del segnale MEG con MRI strutturale. Esso consente la stima di dove che si verificano le modifiche oscillatorio cervello relative a conflitti e bevande e di comprendere la sequenza temporale (“quando”) delle componenti neurali coinvolti.
Processo decisionale si basa sulle interazioni delle regioni cerebrali distribuite che sono impegnate in modo dinamico per affrontare le richieste aumentate il controllo cognitivo. Un modo per stimare le modifiche relative agli eventi in sincronia a lungo raggio tra due regioni corticali consiste nel calcolare la loro fase di accoppiamento come indice di loro co-oscillazioni11,12. Lo studio presente ha applicato un’analisi fase di bloccaggio per testare il principio basilare del conflitto monitoraggio teoria esaminando le interazioni co-oscillatory tra l’ACC e latPFC. Oscillazioni neurali nella gamma di teta (4-7 Hz) sono associate con controllo cognitivo e sono stati proposti come un meccanismo fondamentale per supportare la sincronizzazione a lungo raggio necessaria per elaborazione cognitiva verticistica13,14, 15,16. Essi sono generati in aree prefrontali in funzione della difficoltà del compito e sono significativamente attenuati dall’intossicazione acuta dell’alcool17,18,19,20.
Assunzione eccessiva di alcool a lungo termine è associato con una gamma di deficit cognitivi con circuiti prefrontali stati soprattutto colpiti21,22. Intossicazione acuta da alcool è dannoso per controllo cognitivo in condizioni di maggiore difficoltà, ambiguità o quelli che inducono la risposta incompatibilità17,23,24. Colpendo il processo decisionale, possono interferire con il comportamento transitivi alcool, può provocare autocontrollo carente e bere aumentato e può anche contribuire a lavoro-correlato o di traffico pericoli25,26,27 . Il presente studio utilizza un approccio di aMEG per misurare l’attività oscillatoria nella banda theta e sincronia tra le principali aree esecutiva con eccellente risoluzione temporale. Gli effetti dell’alcol su onde theta e co-oscillazioni tra l’ACC e il latPFC sono esaminati in funzione del conflitto ha suscitato dall’attività di interferenza di Stroop. Supponiamo che aumentate esigenze conoscitive sono associate con una maggiore sincronia funzionale e i danni nel controllo cognitivo è alla base di tale disregolazione alcool-indotta di attività sincrona delle cortecce prefrontale mediale e laterale.
Il metodo utilizzato in questo studio di imaging multimodale comprende modellazione distribuito fonte del segnale temporaneamente preciso MEG insieme a vincoli spaziali di inverse stime derivate da MRI strutturale di ogni partecipante. L’approccio di aMEG combina i punti di forza di queste tecniche per consentono di comprendere le fasi spazio-temporale della dinamica oscillatoria e l’integrazione a lungo raggio che contribuiscono il controllo cognitivo. Questo metodo offre maggiore precisione temporale rispetto ad altre …
The authors have nothing to disclose.
Quest’opera è stata sostenuta da National Institutes of Health (R01-AA016624). Siamo grati alla dottoressa Sanja Kovacevic per i suoi importanti contributi.
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 | |
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Discover Drug Test Card | American Screening Corp | Multi-screen drug test | |
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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 |