Zaburzenie synchronizacji neuronalnej płata czołowego podczas kontroli poznawczej przez zatrucie alkoholem

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.