Name: Zaburzenie synchronizacji neuronalnej płata czołowego podczas kontroli poznawczej przez zatrucie alkoholem (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-02-06T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 26 s
Description: Poznaj wpływ ostrego zatrucia alkoholem na kontrolę poznawczą i dynamikę mózgu za pomocą metody aMEG. Badanie ujawnia zaburzenia synchronizacji neuronalnej między zakrętem przedczołowym a zakrętem obręczy.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Ta praca została wsparta przez National Institutes of Health (R01-AA016624). Jesteśmy wdzięczni dr Sanji Kovacevic za jej ważny wkład.

Ten eksperymentalny protokół został zatwierdzony przez Komitet Ochrony Ludzi na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego.
1. Ludzcy Poddani
<ol>
	<li>Rekrutacja zdrowych, praworęcznych dorosłych ochotników, uzyskanie ich zgody i przebadanie ich pod kątem kryteriów włączenia/wykluczenia. 
	nuta: W tym badaniu zrekrutowano dwadzieścia młodych, zdrowych osób (średni wiek ± odchylenia standardowego [SD] = 25,3 ± 4,4 lat), w tym 8 kobiet, które piją z umiarem, które nigdy nie były leczone ani aresztowane za przestępstwa związane z narkotykami lub alkoholem, które nie zgłaszają żadnych objawów związanych z alkoholizmem w Short Michigan Alcoholism Screening Test28, którzy nie palą tytoniu ani nie używają nielegalnych substancji, którzy nie mają historii zaburzeń neuropsychiatrycznych ani żadnych bieżących problemów zdrowotnych oraz którzy nie przyjmują leków i nie mają wewnętrznych obiektów ferromagnetycznych ani implantów.</li>
</ol>
2. Projekt eksperymentalny
<ol>
	<li>Przeskanuj każdego uczestnika cztery razy, w tym trzy sesje MEG (sesja wprowadzająca bez napojów i dwie sesje eksperymentalne z napojami, w których alkohol i placebo są podawane w sposób zrównoważony) oraz jeden strukturalny skan MRI. 
	nuta: W tym projekcie wewnątrzobiektowym uczestnicy służą jako własne grupy kontrolne, uczestnicząc zarówno w sesjach alkoholowych, jak i placebo. Taka konstrukcja zmniejsza wariancję błędów i zwiększa moc statystyczną poprzez zminimalizowanie wpływu indywidualnej zmienności na anatomię mózgu, wzorce aktywności i metabolizm alkoholu.</li>
</ol>
3. Zbieranie skanów MEG
<ol>
	<li>Przeprowadź sesję zapoznawczą.
	<ol>
		<li>Podczas wstępnej sesji wprowadzającej przeprowadź kwestionariusze, aby uzyskać więcej informacji na temat historii medycznej uczestników, ich wzorców picia i nasilenia objawów związanych z alkoholizmem28,29, rodzinna historia alkoholizmu30 oraz cechy osobowości, w tym impulsywność31,32.</li>
		<li>Przeprowadzić wstępny zapis w skanerze MEG zgodnie z protokołem opisanym poniżej w krokach 3.2, 3.3 i 3.5. Nie podawaj żadnych napojów. Wyjaśnij zadanie i uruchom wersję ćwiczącą, aby uczestnicy mogli się z nim wcześniej zapoznać. 
		nuta: Aklimatyzacja do sytuacji eksperymentalnej służy minimalizacji potencjalnych skutków pobudzenia wywołanego sytuacją33, zrównując tym samym kolejne sesje alkoholowe i placebo w tym wymiarze.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Wykonaj sesje eksperymentalne z alkoholem/placebo. 
	UWAGA: Postępuj zgodnie z tymi samymi procedurami eksperymentalnymi zarówno podczas sesji alkoholowych, jak i placebo, z wyjątkiem podawanego napoju. Zrównoważ kolejność napojów, podając napój alkoholowy najpierw jednej połowie uczestników, a placebo drugiej połowie w losowej kolejności.
	<ol>
		<li>Po przybyciu do laboratorium MEG przeprowadź krótki skan testowy, umieszczając uczestnika w skanerze i sprawdzając kanały pod kątem możliwego namagnesowania. Zmierz ich wagę. Prześwietl je elektronicznym alkomatem. Zapytaj ich o przestrzeganie wymagań dotyczących powstrzymywania się od alkoholu przez 48 godzin i od jedzenia przez 3 godziny przed eksperymentem.</li>
		<li>Zbierz próbki moczu do panelu testów wielonarkotykowych od wszystkich uczestników i wyklucz tych, którzy uzyskali pozytywny wynik testu na obecność jakiegokolwiek narkotyku. Ponadto sprawdź uczestniczki pod kątem ciąży za pomocą badania moczu i wyklucz te, które mają pozytywny wynik testu lub podejrzewają, że mogą być w ciąży.</li>
		<li>Oceń dynamiczne zmiany w subiektywnych skutkach alkoholu, prosząc uczestników o ocenę swoich chwilowych uczuć i stanów na standaryzowanej skali34 przed piciem i przy dwóch dodatkowych okazjach podczas eksperymentu - na kończynie wstępującej (~15 min po spożyciu napoju) i opadającej części krzywej stężenia alkoholu w wydychanym powietrzu (BrAC), po nagraniu MEG.</li>
		<li>Przeprowadź ćwiczenie zadania Stroopa na laptopie z oprogramowaniem do prezentacji bodźców, aby upewnić się, że uczestnicy rozumieją zadanie przed nagraniem. 
		nuta: Ta wersja zadania Stroopa łączy w sobie odczytywanie i nazywanie kolorów (Rysunek 1). Warunek przystający składa się ze słów w kolorze (tj. czerwony, zielony, niebieski, żółty), które są drukowane w pasującym kolorze czcionki (tj. słowo "zielony" jest drukowane na zielono). W stanie niestosownym, kolorowe słowa są drukowane w kolorze, który nie pasuje do ich znaczenia (tj. słowo "zielony" jest drukowane na żółto). Poproś uczestników, aby nacisnęli jeden z czterech przycisków odpowiadających kolorowi czcionki za każdym razem, gdy słowo jest napisane w kolorze, lub, gdy słowo jest napisane w kolorze szarym, aby nacisnęli przycisk odpowiadający znaczeniu słowa18,23.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przygotuj zapis MEG/EEG. 
	UWAGA: Szczegóły pozyskiwania danych MEG zostały opisane w poprzednich publikacjach35,36,37.
	<ol>
		<li>Umieść czepek EEG lub poszczególne elektrody EEG na głowie uczestnika i sprawdź, czy wszystkie impedancje są poniżej 5 kΩ.</li>
		<li>Zamocuj cewki wskaźnika pozycji głowy (HPI) po obu stronach czoła i za każdym uchem. 
		nuta: Ten krok jest specyficzny dla systemów Neuromag.</li>
		<li>Digitalizacja pozycji punktów odniesienia, w tym nasion i dwóch punktów przedusznych, pozycji cewek HPI, elektrod EEG i uzyskanie dużej liczby dodatkowych punktów (~200) wyznaczających kształt głowy. Wykorzystaj te informacje do korejestracji z anatomicznymi obrazami MRI (<silna klasa="xfig">Rysunek 2).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Podawać napój.
	<ol>
		<li>Przygotuj napój alkoholowy, mieszając wódkę najwyższej jakości ze schłodzonym sokiem pomarańczowym (25% v/v), w oparciu o płeć i wagę każdego uczestnika (0,60 g/kg alkoholu dla mężczyzn, 0,55 g/kg alkoholu dla kobiet), celując w BrAC 0,06%38. Podawaj taką samą objętość soku pomarańczowego w szklankach z brzegami przetartymi wódką jako napój placebo. Poproś uczestnika, aby spożył napój w ciągu około 10 minut.</li>
		<li>Sprawdź BrAC uczestników za pomocą alkomatu zaczynając od ~15 min po wypiciu, a następnie co 5 min aż do wejścia do komory nagraniowej. Ponieważ urządzenia elektroniczne nie mogą być używane w chronionym pomieszczeniu, należy użyć testu na obecność alkoholu w ślinie, który składa się z bawełnianego wacika, który jest nasycony śliną i jest wkładany do pojemnika zapewniającego odczyt.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Pozyskaj dane MEG/EEG.
	<ol>
		<li>Ustaw uczestnika wygodnie w skanerze. Ponieważ aktywność przedczołowa jest szczególnie interesująca, upewnij się, że uczestnik jest ustawiony tak, aby jego głowa dotykała górnej części kasku i była wyrównana wzdłuż przodu. 
		nuta: Pozycja głowy może w znaczący sposób wpływać na oszacowanie aktywności, ponieważ gradienty pola magnetycznego zmniejszają się wraz z sześcianem odległości między czujnikami a źródłami mózgu39.</li>
		<li>Podłącz cewki HPI i wszystkie elektrody do odpowiednich wejść w skanerze. Ustaw podkładki reagowania tak, aby przyciski można było wygodnie naciskać. Upewnij się, że czcionka jest wyraźnie czytelna na ekranie projekcyjnym przed uczestnikiem.</li>
		<li>Wróć do pokoju konsoli i sprawdź, czy domofon działa prawidłowo. Przypomnij uczestnikowi, aby zminimalizował mruganie i unikał ruchów, w tym ruchów głowy spowodowanych mówieniem. Poinstruuj uczestnika, aby odpowiedział na pytania, naciskając zamiast tego przyciski odpowiedzi.</li>
		<li>Sprawdź, czy wszystkie wyzwalacze reakcji i bodźców są prawidłowo rejestrowane. Zbadaj wszystkie kanały pod kątem artefaktów i zmierz pozycję głowicy w skanerze.</li>
		<li>Rozpocznij pobieranie danych i rozpocznij zadanie. Rób przerwy co ~2,5 minuty, aby dać odpocząć oczom. Zapisz dane po zakończeniu zadania i wyprowadź uczestnika z komory nagraniowej.</li>
		<li>Kiedy uczestnik opuści skaner, zbierz około dwie minuty danych z pustego pomieszczenia jako miarę hałasu instrumentalnego.</li>
		<li>Poproś uczestnika, aby ocenił postrzeganą trudność zadania, zawartość wypitego napoju, stopień odurzenia, w jakim się czuł, a także swoje chwilowe nastroje i uczucia34.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
4. Akwizycja obrazu i rekonstrukcja kory mózgowej strukturalnego rezonansu magnetycznego
<ol>
	<li>Uzyskaj anatomiczny skan MRI o wysokiej rozdzielczości dla każdego uczestnika i zrekonstruuj powierzchnię kory mózgowej każdego uczestnika za pomocą oprogramowania FreeSurfer40,41,42.</li>
	<li>Użyj wewnętrznej powierzchni czaszki pochodzącej z segmentowanych strukturalnych obrazów MRI, aby wygenerować model elementu granicznego przewodnika objętościowego, który służy do zapewnienia modelu rozwiązania do przodu, który jest zgodny z anatomią mózgu każdej osoby43,44.</li>
</ol>
5. Analiza danych MEG
UWAGA: Analizuj dane za pomocą anatomicznie ograniczonego podejścia MEG, które wykorzystuje zrekonstruowaną powierzchnię kory każdego uczestnika do ograniczenia szacunków źródłowych do wstążki korowej korowej40,45,46. Strumień analizy opiera się na funkcjach niestandardowych z zależnościami od publicznie dostępnych pakietów, takich jak FieldTrip47, EEGLab48 i MNE49.
<ol>
	<li>Podczas wstępnego przetwarzania danych należy użyć permisywnego filtra pasmowo-przepustowego (np. 0,1 - 100 Hz) i epokować dane dotyczące początku bodźca w segmentach, które zawierają interwały dopełnienia na każdym końcu (np. od -600 do 1100 ms dla interwału zainteresowania obejmującego od -300 do 800 ms po usunięciu dopełnienia).</li>
	<li>Usuń zaszumione i płaskie kanały, a także próby zawierające artefakty poprzez inspekcję wizualną i odrzucenie oparte na progach. Użyj niezależnej analizy komponentów48, aby usunąć artefakty mrugania oczami i bicia serca. Wyeliminuj próby z nieprawidłowymi odpowiedziami.</li>
	<li>Zastosuj falki Morleta (<silna klasa="xfig">Rysunek 3)47, aby obliczyć złożone widmo mocy dla każdej próby w krokach co 1 Hz dla pasma częstotliwości theta (4 - 7 Hz). Usuń wszelkie dodatkowe artefakty. Obliczanie kowariancji szumu na podstawie danych z pustego pomieszczenia.</li>
	<li>Współzarejestruj dane MEG z obrazami MRI, korzystając z trójwymiarowych (3D) informacji o digitalizacji głowicy (<silna klasa="xfig">Rysunek 2).
	<ol>
		<li>Otwórz moduł MRIlab.</li>
		<li>Wybierz pozycję Plik| otwarty| Wybierz strukturalny rezonans magnetyczny pacjenta.</li>
		<li>Wybierz pozycję Plik| Import| Dane Isotrak| Wybierz plik RAW Data.FIF| Zdobywaj punkty.</li>
		<li>Wybierz pozycję Windows| Zabytki| Dostosuj referencyjne punkty orientacyjne do momentu, gdy jednoczesna rejestracja danych MEG i MRI będzie akceptowalna.</li>
		<li>Wybierz pozycję Plik| Zapisz.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Oblicz znormalizowane szacunki mocy i fazy źródła theta na podstawie czułości na szumy za pomocą podejścia do dynamicznego mapowania statystycznego spektralnego18,50. Wyraź moc źródła theta związaną ze zdarzeniem jako procentową zmianę sygnału w stosunku do linii bazowej.</li>
	<li>Twórz grupowe średnie mocy źródła theta związane ze zdarzeniem, przekształcając szacunki każdego uczestnika w średnią reprezentację korową51.</li>
	<li>Wizualizacja oszacowań źródłowych na zawyżonej powierzchni średniej, aby zwiększyć widoczność oszacowań bruzd (<silna klasa="xfig">Rysunek 4).
	<ol>
		<li>Otwórz oprogramowanie MNE.</li>
		<li>Wybierz pozycję Plik| Powierzchnia ładunkowa| Załaduj napompowaną powierzchnię korową FreeSurfer.</li>
		<li>Wybierz pozycję Plik| Zarządzanie nakładkami| Załaduj stc| Wczytywanie danych uśrednionych według grupy| Wybierz załadowany plik z dostępnych nakładek.</li>
		<li>Wybierz typ nakładki jako Inny.</li>
		<li>Dostosuj próg skali kolorów| Pokaż.</li>
		<li>Oglądaj filmy o mózgu i badaj czasoprzestrzenne etapy przetwarzania, identyfikując obszary i okna czasowe charakteryzujące się najwyższą aktywacją.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Twórz bezstronne obszary zainteresowania (ROI) w oparciu o ogólne szacunki uśrednione dla grupy, aby uwzględnić lokalizacje korowe o najbardziej zauważalnej mocy źródłowej. Oblicz kursy czasowe dla każdego przedmiotu, warunku i ROI (<silna klasa = "xfig" >Rysunek 5).</li>
	<li>Uzyskane szacunki mocy źródła theta należy poddać analizie statystycznej.
	<ol>
		<li>Wyodrębnij interesujące Cię okna czasowe z każdego kursu czasowego ROI i przeprowadź analizę wariancji (ANOVA) dla napoju (alkohol, placebo) i typu badania (zgodne, niezgodne) w ramach czynników badanych. Użyj nieparametrycznego testu permutacji opartego na klastrach52, aby zbadać porównania napojów i warunków związanych ze zdarzeniem mocy theta, a także wartości blokowania fazy (PLV).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Oszacuj związane z zadaniem zmiany w synchronizacji dalekiego zasięgu między głównymi ogniskami aktywacji w ACC a latPFC, obliczając PLV12. Wyraż PLV jako procentową zmianę w stosunku do linii bazowej. 
	nuta: PLV jest wskaźnikiem spójności kąta fazowego między dwoma ROI w różnych próbach, ponieważ mierzy stopień, w jakim oscylują one z określoną częstotliwością i w czasie rzeczywistym (film 1).</li>
	<li>Oblicz korelacje między szacunkami ROI MEG, wskaźnikami wydajności behawioralnej i wynikami kwestionariusza, aby poinformować o interpretacji zaobserwowanych wyników.</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Metoda obrazowania multimodalnego zastosowana w tym badaniu obejmuje rozproszone modelowanie źródłowe czasowo precyzyjnego sygnału MEG wraz z ograniczeniami przestrzennymi odwrotnych oszacowań uzyskanych ze strukturalnego rezonansu magnetycznego każdego uczestnika. Podejście aMEG łączy mocne strony tych technik, aby zapewnić wgląd w czasoprzestrzenne etapy dynamiki oscylacyjnej i integrację dalekiego zasięgu służącą kontroli poznawczej. Metoda ta zapewnia większą precyzję czasową niż inne techniki neuroobrazowania, takie...

Ogólnym celem tego badania jest zbadanie wpływu ostrego zatrucia alkoholem na czasoprzestrzenne zmiany w dynamice oscylacji mózgu i długodystansowej integracji funkcjonalnej podczas kontroli poznawczej. Zastosowane podejście do obrazowania multimodalnego łączy magnetoencefalografię (MEG) i obrazowanie metodą strukturalnego rezonansu magnetycznego (MRI), aby zapewnić wgląd w neuronalne podstawy podejmowania decyzji z wysoką precyzją czasową i na poziomie systemu interaktywnego.
Elastyczne zachowanie umożliwia dostosowanie się do zmieniających się wymagań kontekstowych i strategiczne przełączanie się między różnymi zadaniami i wymaganiami zgodnie z własnymi intencjami i celami. Zdolność do tłumienia automatycznych reakcji na rzecz działań istotnych dla celu, ale nienawykowych, jest istotnym aspektem kontroli poznawczej. Obszerne dowody sugerują, że jest ona obsługiwana głównie przez sieć kory czołowej, z przednią korą obręczy (ACC) jako centralnym węzłem w tej interaktywnej sieci1,2,3,4. Podczas gdy liczne połączenia anatomiczne między ACC a boczną korą czołową są dobrze opisane5,6, funkcjonalne cechy komunikacji między tymi regionami podczas kontroli poznawczej, selekcji odpowiedzi i wykonywania są słabo poznane.
Wysoce wpływowa teoria monitorowania konfliktów7,8 proponuje, że kontrola poznawcza wynika z dynamicznej interakcji między przyśrodkową i boczną korą przedczołową. To konto twierdzi, że ACC monitoruje konflikt między konkurującymi reprezentacjami i angażuje boczną korę przedczołową (latPFC) w celu wdrożenia kontroli odpowiedzi i optymalizacji wydajności. Jednak to wyjaśnienie opiera się przede wszystkim na badaniach funkcjonalnego MRI (fMRI) wykorzystujących sygnał zależny od poziomu natlenienia krwi (BOLD). Sygnał fMRI-BOLD jest doskonałym narzędziem do mapowania przestrzennego, ale jego rozdzielczość czasowa jest ograniczona, ponieważ odzwierciedla regionalne zmiany hemodynamiczne, w których pośredniczy sprzężenie nerwowo-naczyniowe. W rezultacie, zmiany sygnału BOLD rozwijają się w znacznie wolniejszej skali czasowej (w sekundach) niż leżące u ich podstaw zdarzenia neuronowe (w milisekundach)9. Co więcej, sygnał BOLD jest wrażliwy na wazoaktywne działanie alkoholu10 i może nie odzwierciedlać dokładnie wielkości zmian neuronalnych, co czyni go mniej odpowiednim do badań nad ostrym zatruciem alkoholem. W związku z tym przypuszczalne wzajemne oddziaływanie między przyśrodkową i boczną korą przedczołową oraz jej wrażliwość na zatrucie alkoholowe muszą być badane za pomocą metod, które rejestrują zdarzenia neuronalne w sposób czasowo precyzyjny. MEG ma doskonałą rozdzielczość czasową, ponieważ bezpośrednio odzwierciedla prądy postsynaptyczne. Zastosowana tu metodologia MEG z ograniczeniami anatomicznymi (aMEG) jest podejściem multimodalnym, które łączy rozproszone modelowanie źródła sygnału MEG ze strukturalnym rezonansem magnetycznym. Pozwala to na oszacowanie, gdzie zachodzą zmiany oscylacyjne mózgu związane z konfliktami i napojami oraz na zrozumienie sekwencji czasowej ("kiedy") zaangażowanych komponentów neuronalnych.
Podejmowanie decyzji opiera się na interakcjach rozproszonych obszarów mózgu, które są dynamicznie zaangażowane, aby poradzić sobie ze zwiększonym wymaganiem kontroli poznawczej. Jednym ze sposobów oszacowania związanych ze zdarzeniami zmian w synchronizacji dalekiego zasięgu między dwoma obszarami kory mózgowej jest obliczenie ich sprzężenia fazowego jako indeksu ich kooscylacji11,12. W niniejszym badaniu zastosowano analizę synchronizacji fazowej w celu przetestowania podstawowych założeń teorii monitorowania konfliktów poprzez zbadanie interakcji kooscylacyjnych między ACC i latPFC. Oscylacje neuronalne w zakresie theta (4 - 7 Hz) są związane z kontrolą poznawczą i zostały zaproponowane jako podstawowy mechanizm wspierający synchronizację dalekiego zasięgu potrzebną do przetwarzania poznawczego od góry do dołu13,14,15,16. Są one generowane w obszarach przedczołowych w funkcji trudności zadania i są znacznie osłabione przez ostre zatrucie alkoholem17,18,19,20.
Długotrwałe nadmierne spożycie alkoholu wiąże się z szeregiem deficytów poznawczych, przy czym obwody przedczołowe są szczególnie dotknięte21,22. Ostre zatrucie alkoholem jest szkodliwe dla kontroli poznawczej w warunkach zwiększonej trudności, niejednoznaczności lub tych, które wywołują niezgodność odpowiedzi17,23,24. Wpływając na podejmowanie decyzji, alkohol może zakłócać zachowanie ukierunkowane na cel, może skutkować słabą samokontrolą i zwiększonym piciem, a także może przyczyniać się do zagrożeń związanych z ruchem drogowym lub pracą25,26,27. W niniejszym badaniu wykorzystano podejście aMEG do pomiaru aktywności oscylacyjnej w paśmie theta i synchronizacji między głównymi obszarami wykonawczymi z doskonałą rozdzielczością czasową. Wpływ alkoholu na aktywność theta i kooscylacje między ACC i latPFC jest badany jako funkcja konfliktu wywołanego przez zadanie interferencji Stroopa. Stawiamy hipotezę, że zwiększone wymagania poznawcze są związane z większą synchronizacją funkcjonalną i że wywołane alkoholem rozregulowanie synchronicznej aktywności przyśrodkowej i bocznej kory przedczołowej leży u podstaw upośledzenia kontroli poznawczej.

<table><tbody><tr><td>Elekta Neuromag</td><td>Elekta</td><td></td><td>System magnetoencefalograficzny</td></tr><tr><td>1,5 T GE EXCITE HG</td><td>Skaner obrazowania metodą rezonansu magnetycznego General Electric</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Elektrody Gold Cup</td><td>OpenBCI</td><td></td><td>Elektrody elektroencefalograficzne do opcjonalnego jednoczesnego zapisu EEG</td></tr><tr><td>Przygotowanie Sprawdź impedancję</td> miernika <td>Urządzenia</td><td></td> ogólne <td>Sprawdź impedancję elektrody</td></tr><tr><td>Cewki HPI</td><td>Elekta Cewki</td><td>wskaźnika położenia głowicy</td><td></td> do wspólnej rejestracji</tr><tr><td>Alcotest</td><td>Draeger</td><td></td><td>Breathalyzer</td></tr><tr><td>Fiber Optic Response Pad</td><td>Current Designs, Inc</td><td></td><td>Podkładka odpowiedzi kompatybilna z MEG</td></tr><tr><td>Grey Goose Vodka</td><td>Bacardi</td><td></td><td>Vodka jest używana podczas seansu alkoholowego</td></tr><tr><td>Orange Juice</td><td>Naked</td><td></td><td>Sok pomarańczowy jest używany jako napój podczas sesji placebo, a także mieszany z wódką podczas sesji alkoholowej</td></tr><tr><td>Odkryj kartę testu na obecność narkotyków</td><td>American Screening Corp</td><td>Wieloekranowy test</td><td></td>narkotykowy</tr><tr><td>QED Test na zawartość alkoholu w ślinie</td><td>OraSure Technologies</td><td>Test na zawartość alkoholu</td><td></td>w ślinie</tr><tr><td>Paski testowe Hcg w moczu</td> Test <td>ciążowy</td><td>Joylive</td><td></td></tr><tr><td>Krótki test</td> <td>przesiewowy na obecność alkoholu w MichiganSelzer i wsp., 1975</td><td></td><td>Kwestionariusz przesiewowy alkoholizmu</td></tr><tr><td>Skala poszukiwania sensacji Zuckermana</td><td>, 1971</td><td></td><td>Kwestionariusz: cechy odhamowujące, poszukujące nowości i socjalizacji</td></tr><tr><td>Inwentarz impulsywności</td><td>Eysenck & Eysenck, 1978</td><td>Kwestionariusz: cechy</td><td></td>impulsywności</tr><tr><td>Kwestionariusz osobowości Eysenck</td><td>Eysenck & Eysenck, 1975</td><td>Kwestionariusz: cechy</td><td></td>osobowości</tr><tr><td>Dwufazowa Skala Skutków Alkoholu&nbsp;</td><td>Martin i wsp., 1993</td><td></td><td>Kwestionariusz: subiektywne doświadczenie skutków spożywania alkoholu</td></tr></tbody></table>

zaburzenie synchronizacji neuronalnej płata czołowego podczas kontroli poznawczej przez zatrucie alkoholem

Disruption of Frontal Lobe Neural Synchrony During Cognitive Control by Alcohol Intoxication

Podejmowanie decyzji opiera się na dynamicznych interakcjach rozproszonych, głównie czołowych obszarów mózgu. Obszerne dowody z badań funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI) wskazują, że przedni zakręt obręczy (ACC) i boczna kora przedczołowa (latPFC) są niezbędnymi węzłami służącymi kontroli poznawczej. Jednak ze względu na ograniczoną rozdzielczość czasową, fMRI nie może dokładnie odzwierciedlić czasu i charakteru ich przypuszczalnego oddziaływania. Niniejsze badanie łączy rozproszone modelowanie źródłowe sygnału czasowo precyzyjnej magnetoencefalografii (MEG) ze strukturalnym rezonansem magnetycznym w postaci "filmów mózgowych" w celu: (1) oszacowania obszarów korowych zaangażowanych w kontrolę poznawczą ("gdzie"), (2) scharakteryzowania ich sekwencji czasowej ("kiedy") oraz (3) ilościowego określenia dynamiki oscylacyjnej ich interakcji neuronalnych w czasie rzeczywistym. Interferencja Stroopa wiązała się z większą mocą theta (4 - 7 Hz) związaną ze zdarzeniem w ACC podczas wykrywania konfliktów, a następnie z utrzymującą się wrażliwością na wymagania poznawcze w ACC i latPFC podczas integracji i przygotowania do odpowiedzi. Analiza z blokadą fazową ujawniła kooscylacyjne interakcje między tymi obszarami, co wskazuje na ich zwiększoną synchronizację neuronalną w paśmie theta podczas wywołujących konflikty nieodpowiednich prób. Wyniki te potwierdzają, że oscylacje theta mają fundamentalne znaczenie dla synchronizacji dalekiego zasięgu, potrzebnej do integracji wpływów odgórnych podczas kontroli poznawczej. MEG bezpośrednio odzwierciedla aktywność neuronalną, co sprawia, że nadaje się do manipulacji farmakologicznych, w przeciwieństwie do fMRI, który jest wrażliwy na zakłócenia wazoaktywne. W niniejszym badaniu zdrowym osobom pijącym towarzysko podawano umiarkowaną dawkę alkoholu i placebo w schemacie wewnątrzosobniczym. Ostre zatrucie osłabiło moc theta do konfliktu Stroopa i rozregulowało kooscylacje między ACC i latPFC, potwierdzając, że alkohol jest szkodliwy dla synchronizacji neuronalnej służącej kontroli poznawczej. Zakłóca zachowanie ukierunkowane na cel, co może skutkować niedoborem samokontroli, przyczyniając się do kompulsywnego picia. Podsumowując, metoda ta może zapewnić wgląd w interakcje w czasie rzeczywistym podczas przetwarzania poznawczego i może scharakteryzować selektywną wrażliwość na wyzwanie farmakologiczne w odpowiednich sieciach neuronowych.

Wyniki behawioralne wskazują, że zadanie Stroopa skutecznie wywołało interferencję odpowiedzi, ponieważ dokładność była najniższa, a czasy reakcji najdłuższe w próbach niekongruentnych (Rysunek 6). Intoksykacja alkoholem obniżyła dokładność, ale nie wpłynęła na czasy reakcji18.
Spatio-temporalna sekwencja aktywności w pasmie częstotliwości theta ujawniona za pomocą podejścia ...

Ten eksperyment wykorzystuje metodę magnetoencefalografii (aMEG) do zbadania dynamiki oscylacji mózgu i funkcjonalnej synchronizacji dalekiego zasięgu podczas włączania kontroli poznawczej jako funkcji ostrego zatrucia alkoholem.

Zaburzenie synchronizacji neuronalnej płata czołowego podczas kontroli poznawczej przez zatrucie alkoholem

Decision making relies on dynamic interactions of distributed, primarily frontal brain regions. Extensive evidence from functional magnetic resonance ...

Podejmowanie decyzji to dynamiczny, interaktywny proces, który został szeroko przebadany za pomocą funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (FMRI). Dowody neuroobrazowania wskazują, że przedni zakręt obręczy i boczna kora przedczołowa są niezbędnymi węzłami w tej sieci neuronowej. Jednak ze względu na ograniczoną rozdzielczość czasową, FMRI nie może dokładnie odzwierciedlić czasu i charakteru ich wzajemnych oddziaływań w czasie rzeczywistym.W niniejszym badaniu wykorzystano anatomicznie ograniczoną magneto- i elektroencefalografię lub metodę MEG, która łączy rozproszone modelowanie źródła sygnału MEG ze strukturalnym rezonansem magnetycznym tworzącym filmy mózgowe. Pozwala nam zbadać, jak ostre zatrucie alkoholem wpływa na podejmowanie decyzji. Tę procedurę zademonstrują doktoranci Joe Happer i Burke Rosen oraz Laura Wagner, pracownik naukowy.Zacznij od eskortowania uczestnika do laboratorium MEG w celu przeprowadzenia skanu testowego. Umieść je w skanerze i sprawdź kanały pod kątem możliwego namagnesowania. Następnie zmierz ich wagę i pozwól im dmuchnąć w elektroniczny alkomat.Aby ocenić dynamiczne zmiany w subiektywnych skutkach alkoholu, poinformuj badanego, że będzie oceniał swoje chwilowe odczucia i stany na standardowej skali przed wypiciem i przy dwóch dodatkowych okazjach podczas eksperymentu, podczas rosnącego i opadającego ramienia ograniczenia stężenia alkoholu w wydychanym powietrzu. Następnie przeprowadź ćwiczenie zadania Stroopa na laptopie z oprogramowaniem do prezentacji bodźców, aby upewnić się, że uczestnicy rozumieją zadanie przed nagraniem. Przygotuj napój alkoholowy, mieszając najwyższej jakości wódkę ze schłodzonym sokiem pomarańczowym, w zależności od płci i wagi każdego uczestnika.Podawaj taką samą objętość soku pomarańczowego w szklankach z brzegami przetartymi wódką jako napój placebo. Poproś uczestnika, aby spożył napój w ciągu około 10 minut. Następnie umieść czepek EEG i elektrookulogram, EOG, elektrody na głowie uczestnika.Sprawdź, czy wszystkie impedancje są poniżej 5 kiloomów. Przymocuj wskaźnik pozycji głowy, HPI, cewki po obu stronach czoła i za każdym uchem. Umieść ramki odniesienia na głowie uczestnika.Zdigitalizuj pozycje punktów odniesienia, w tym położenie nasion i dwóch punktów przedusznych cewek HPI, elektrod EEG i uzyskaj dużą liczbę dodatkowych punktów wyznaczających kształt głowy. Sprawdź stężenie alkoholu w wydychanym powietrzu uczestnika za pomocą alkomatu, zaczynając od 15 minut po wypiciu. A potem, co pięć minut, aż wejdą do komory nagraniowej.Zacznij od wygodnego ustawienia uczestnika w skanerze MEG. Ponieważ aktywność przedczołowa jest szczególnie interesująca, upewnij się, że uczestnik jest ustawiony tak, aby jego głowa dotykała górnej części kasku i była wyrównana wzdłuż przodu. Następnie podłącz cewki HPI i elektro nasadkę do odpowiednich wejść w skanerze.Ustaw podkładki reagowania tak, aby przyciski można było wygodnie naciskać. Przypomnij uczestnikowi, aby zminimalizował mruganie i unikał ruchów, w tym ruchów głowy spowodowanych mówieniem. Zbadaj wszystkie kanały pod kątem artefaktów i zmierz pozycję głowicy w skanerze.Następnie rozpocznij pobieranie danych i rozpocznij zadanie. Ponieważ urządzenia elektroniczne nie mogą być używane w chronionym pomieszczeniu, przełącz się na korzystanie z testu na zawartość alkoholu w ślinie, który składa się z bawełnianego wacika nasączonego śliną i wkładanego do pojemnika zapewniającego odczyt. Po wykonaniu zadania zapisz dane i wyprowadź uczestnika z komory nagraniowej.Po tym, jak uczestnik opuści skaner, pobierz około dwie minuty danych z pustego pomieszczenia jako miarę hałasu instrumentalnego. Następnie poproś uczestnika, aby ocenił postrzeganą trudność zadania, zawartość wypitego napoju, stopień odurzenia, w jakim się czuł, a także swoje chwilowe nastroje i uczucia. Na koniec uzyskaj anatomiczny skan MRI o wysokiej rozdzielczości od każdego uczestnika i zrekonstruuj powierzchnię korową każdego uczestnika za pomocą oprogramowania do obrazowania.Podczas wstępnego przetwarzania danych należy użyć permisywnego filtru pasmowo-przepustowego i podzielić dane epuc na segmenty, które zawierają interwały dopełnienia na każdym końcu. Usuń hałaśliwe i płaskie kanały, a także próby zawierające artefakty poprzez inspekcję wizualną i odrzucenie oparte na progach. Następnie użyj niezależnej analizy komponentów, aby usunąć artefakty mrugania oczami i serca.Wyeliminuj próby z nieprawidłowymi odpowiedziami. Następnie zastosuj więcej falek układu, aby obliczyć złożone widmo mocy dla każdej próby w krokach co jeden herc, czwarte pasmo częstotliwości theta i usuń wszelkie dodatkowe artefakty. Aby zarejestrować dane MEG z obrazami MRI, otwórz moduł laboratorium MRI.Wybierz Plik, Import, Dane Isotrak. Wybierz opcję raw_data. fif i kliknij na Make Points.Następnie wybierz Okna, Punkty orientacyjne i kliknij Dostosuj referencyjne punkty orientacyjne, aż jednoczesna rejestracja danych MEG i MRI będzie akceptowalna. Następnie utwórz grupowe średnie mocy źródła theta związanej ze zdarzeniem, przekształcając oszacowania każdego uczestnika w średnią reprezentację korową. Następnie, aby zobrazować szacunki źródłowe na zawyżonej średniej powierzchni, otwórz oprogramowanie MNE.Wybierz Plik, Załaduj powierzchnię i załaduj zawyżoną grupę średnią wolną powierzchnię korową surfera. Następnie wybierz Plik, Zarządzaj nakładkami, Załaduj STC, Załaduj uśrednione dane grupy i wybierz załadowany plik z dostępnych nakładek. Dostosuj próg skali kolorów i kliknij przycisk Pokaż.Oglądaj filmy mózgowe o mocy theta związanej ze zdarzeniami i badaj czasoprzestrzenne etapy przetwarzania, identyfikując obszary i okna czasowe charakteryzujące się najwyższą aktywacją. Następnie utwórz bezstronne obszary zainteresowania, ROI, na podstawie ogólnych uśrednionych szacunków grupy. Aby uwzględnić lokalizacje kory mózgowej z najbardziej zauważalną mocą źródłową, oblicz kursy czasowe dla każdego przedmiotu, stanu i zwrotu z inwestycji.Na koniec oszacuj związane z zadaniem zmiany w synchronizacji dalekiego zasięgu między głównymi ogniskami aktywacji w ACC a bocznym PFC, obliczając wartość blokady fazy. Wyraź wartość blokady fazy jako procentową zmianę w stosunku do linii bazowej. Wyniki behawioralne wskazują, że zadanie Stroopa skutecznie manipulowało interferencją odpowiedzi, ponieważ dokładność była najniższa, a czas odpowiedzi najdłuższy w niedopasowanych próbach.Upojenie alkoholem obniżało dokładność, ale nie wpływało na czas reakcji. Moc theta związana ze zdarzeniami jest największa w nieodpowiednich próbach, co jest zgodne z jej wrażliwością na wymagania konfliktu, zwłaszcza w korze przedczołowej. Jednak w porównaniu z badaniami zgodnymi, alkohol zmniejsza moc theta w niezgodnych próbach selektywnie w ACC i bocznym PFC. Co więcej, oscylacje między ACC a bocznym PFC różnią się w czasie, z ogólnym wczesnym wzrostem oscylacji na etapie przetwarzania bodźca. W przypadku placebo następuje trwały wzrost po około 400 milisekundach w nieodpowiednich próbach na etapie integracji i przygotowania odpowiedzi. W przeciwieństwie do tego, ostre zatrucie alkoholem rozregulowuje te oscylacje, co dodatkowo wskazuje na podatność funkcji regulacyjnych odgórnie na alkohol.W tym badaniu oszacowaliśmy czasoprzestrzenne, gdzie i kiedy etapy przetwarzania oraz zbadaliśmy, w jaki sposób różne obszary mózgu oddziałują na siebie podczas podejmowania decyzji. Wykazaliśmy, w jaki sposób zatrucie alkoholem rozregulowuje sieć kontroli poznawczej, co może skutkować zmniejszoną zdolnością do powstrzymywania się od nadmiernego picia.

disruption-frontal-lobe-neural-synchrony-during-cognitive-control

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neuronauka

Przedstawiamy protokół umożliwiający badanie mechanizmów neuronalnych pośredniczących w niekorzystnym wpływie emocji na funkcje poznawcze z wykorzystaniem funkcjonalnego obrazowania rezonansem magnetycznym. Protokół ten może być stosowany zarówno u zdrowych uczestników, jak i u osób z grup klinicznych.

Badanie obrazowania mózgu nad upośledzającym wpływem emocji na funkcje poznawcze

Nowatorski paradygmat poznawczy został opracowany w celu wyjaśnienia behawioralnych i neuronalnych korelatów interferencji przez dystraktory, które mają być ignorowane, w porównaniu z interferencją przerywaczy podczas zadania pamięci roboczej. W tym manuskrypcie szczegółowo opisano kilka wariantów tego paradygmatu i dokonano przeglądu danych uzyskanych za pomocą tego paradygmatu u młodszych/starszych dorosłych.

Paradygmat poznawczy do badania interferencji w pamięci roboczej przez rozproszenia i zakłócenia

Celem przedstawionego tutaj protokołu jest opisanie procedur wystawiania szczurów na umiarkowane poziomy alkoholu podczas prenatalnej ewolucji mózgu oraz ilościowe określenie wynikających z tego zmian w zachowaniach społecznych w wieku dorosłym.

Umiarkowana prenatalna ekspozycja na alkohol i kwantyfikacja zachowań społecznych u dorosłych szczurów

Ćwiczenia sercowo-naczyniowe i stymulujące doświadczenia w złożonym środowisku przynoszą pozytywne korzyści w wielu pomiarach neuroplastyczności w mózgu gryzoni. W tym artykule omówiona zostanie realizacja tych interwencji jako "superinterwencji", która łączy w sobie działanie w kółko i złożoność środowiskową, a także omówione zostaną ograniczenia tych interwencji.

Bieganie w kółko a złożoność środowiskowa jako interwencja terapeutyczna w zwierzęcym modelu FASD

Klasyczne warunkowanie (ECC) zostało użyte do oceny zależnego od hipokampa uczenia się asocjacyjnego u dorosłych szczurów, którym podawano wysokie stężenie (11,9% v/v) alkoholu podczas wczesnego rozwoju mózgu noworodka. Ogólnie rzecz biorąc, procedury ECC są solidnymi narzędziami diagnostycznymi do wykrywania dysfunkcji mózgu w wielu środowiskach psychologicznych i biomedycznych.

Zastosowanie klasycznego warunkowania śladowego mrugnięcia okiem do oceny dysfunkcji hipokampa w szczurzym modelu zaburzeń ze spektrum alkoholowych płodów

Ten manuskrypt opisuje procedurę odzyskiwania pamięci w celu destabilizacji solidnych wspomnień nagrody i przepisywania ich za pomocą przeciwwarunkowania przed ich ponownym utrwaleniem.

Procedura wyszukiwania oparta na błędach predykcyjnych do destabilizacji i ponownego zapisywania nieprzystosowawczych wspomnień nagrody u osób pijących niebezpiecznie

Test Flypub mierzy zachowanie, jakie muszka owocowa Drosophila melanogaster przejawia pod wpływem etanolu. Test może być łatwo opanowany przez eksperymentatorów na wszystkich poziomach i stosowany do różnych odparowanych bodźców, ułatwiając badania nad nadużywaniem substancji i uzależnieniami.

Flypub do badania odhamowania behawioralnego i uwrażliwienia wywołanego etanolem

Dynamika między sprzężonymi mózgami osób jest coraz częściej reprezentowana przez synchronizację między mózgami (IBS), gdy koordynują się one ze sobą, głównie za pomocą jednoczesnego rejestrowania sygnałów mózgów (czyli hiperskanowania) z fNIRS. W badaniach hiperskanowania fNIRS, IBS był powszechnie oceniany za pomocą metody koherencji transformacji falkowej (WTC) ze względu na jej przewagę w rozszerzaniu szeregów czasowych do przestrzeni czasowo-częstotliwościowej, gdzie oscylacje można...

Jak obliczyć i zweryfikować synchronizację między mózgami w badaniu hiperskanowania fNIRS

Skale oceny klinicznej nie są wystarczająco wrażliwe na dysfunkcje poznawcze u wysoko funkcjonujących pacjentów po udarze. Paradygmat podwójnej pracy przedstawia zalety i potencjał w ocenie i treningu poznawczym dysfunkcji poznawczych. W badaniu zaproponowano paradygmat Stroopa o podwójnym zadaniu w celu identyfikacji dysfunkcji poznawczych u wysoko funkcjonujących pacjentów po udarze.

Paradygmat Stroopa o podwójnym zadaniu, wykrywający deficyty poznawcze u wysokofunkcjonujących pacjentów po udarze mózgu

Prezentowany tutaj jest protokół dla modelu 2BC/CIE uzależnienia od alkoholu u myszy do badania zaburzeń związanych z używaniem alkoholu.

Przewlekła przerywana ekspozycja na opary etanolu w połączeniu z wyborem dwóch butelek w celu modelowania zaburzeń związanych z używaniem alkoholu

Poznaj wpływ ostrego zatrucia alkoholem na kontrolę poznawczą i dynamikę mózgu za pomocą metody aMEG. Badanie ujawnia zaburzenia synchronizacji neuronalnej między zakrętem przedczołowym a zakrętem obręczy.

Zaburzenie synchronizacji neuronalnej płata czołowego podczas kontroli poznawczej przez zatrucie alkoholem

Przeglądaj więcej filmów