Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Neuroscience
Click here for the English version

Neuroscience

שיבוש Synchrony עצביים באונה הקדמית במהלך שליטה קוגניטיבית על ידי שכרות

Published: February 6, 2019 doi: 10.3791/58839
Automatic Translation
1,2, 1, 1,3, 4, 1
1Department of Psychology, San Diego State University, 2Department of Radiology, University of California San Diego, 3Department of Neurosciences, University of California San Diego, 4San Diego State University/UC San Diego Joint Doctoral Program in Clinical Psychology

Summary

ניסוי זה משתמש בשיטת מגנטואנצפלוגרפיה מוגבל מבחינה אנטומית (aMEG) לבחון dynamics מתנדנדות המוח ואת synchrony תפקודית לטווח ארוך במהלך קרב שליטה קוגניטיבית כפונקציה של שכרות חריפה.

Abstract

החלטות מסתמך על אינטראקציות דינמי של אזורים במוח יופץ, בעיקר חזיתית. ראיות ממחקרים דימות תהודה מגנטי תפקודי (fMRI) מציין כי anterior cingulate (ACC) ו- cortices הקדם חזיתית לרוחב (latPFC) הם צמתים חיוני subserving שליטה קוגניטיבית. עם זאת, בגלל רזולוציה טמפורלית, מוגבלת שלה fMRI לא מתאר את התזמון והטבע של הגומלין המשוער שלהם. המחקר הנוכחי משלב מקור מבוזרת מידול של האות מגנטואנצפלוגרפיה חנותם מדויק (מג) עם MRI מבניים בצורה של "המוח סרטים" כדי: (1) הערכה האזורים בקליפת המוח המעורבים בשליטה קוגניטיבית (היכן"), (2) מאפיינות הרצף הזמני שלהם ("כש") ו- (3) לכמת את הדינמיקה מתנדנדות מאינטראקציות העצבית שלהם בזמן אמת. הפרעה סטרופ היה קשור ביתר עוצמה הקשור לאירוע תטא (4-7 הרץ) ב- ACC במהלך זיהוי התנגשויות ואחריו רגישות מתמשכת לדרישות הקוגניטיביות ACC, latPFC במהלך הכנת התגובה ואינטגרציה. ניתוח נעילת פאזה חשף co-oscillatory אינטראקציות בין אזורים אלה המציין שלהם synchrony עצבית מוגברת בלהקה תטא במהלך בתדר סכסוך משפטי לא מתאים. תוצאות אלו לאשר כי תנודות תטא הם היסוד לסינכרון ארוכי טווח לצורך שילוב השפעות מלמעלה למטה במהלך שליטה קוגניטיבית. מג משקף פעילות עצבית ישירות, מה שהופך אותו מתאים מניפולציות תרופתי בניגוד fMRI הרגישה vasoactive מבלבל. במחקר הנוכחי, שתיינים חברתיים בריאים קיבלו מינון אלכוהול מתונה עם פלצבו בעיצוב בתוך הנושא. שיכרון חריפה הקלוש הכוח תטא סטרופ בסכסוך, dysregulated תנודות שיתוף בין ACC latPFC, המאשר כי אלכוהול הוא פגיעה עצבית synchrony subserving שליטה קוגניטיבית. זה משבש את התנהגות מכוון מטרה שעלולה להיות בשליטה עצמית לקויה, לתרום שותה כפייתית. בסכום, שיטה זו יכול לספק תובנה אינטראקציות בזמן אמת במהלך עיבוד קוגניטיבי, ניתן לאפיין את רגישות סלקטיבית לאתגר תרופתי ברשתות עצביות הרלוונטיים.

Introduction

המטרה הכוללת של מחקר זה היא לבחון את ההשפעות של שכרות חריפה על שינויים-עתיים הדינאמיקה המוחית מתנדנדות, אינטגרציה תפקודית לטווח ארוך במהלך שליטה קוגניטיבית. מועסקים יחידנית או משולבת הדמיה בגישה משלבת מגנטואנצפלוגרפיה (מג) דימות תהודה מגנטית (MRI) כדי לספק תובנות הבסיס העצבי של קבלת החלטות ברמת דיוק גבוהה הטמפורלי, ברמה של מערכת אינטראקטיבית מבנית.

התנהגות גמישה מאפשרת כדי להסתגל משתנות הדרישות הקשרית וכדי לעבור אסטרטגית בין משימות שונות ודרישות מסכים עם יעדי ומטרות של אחד. היכולת לדכא את תגובות אוטומטית בעד פעולות רלוונטיות המטרה אבל שאינם הרגילות היא היבט חיוני של שליטה קוגניטיבית. ממצאים נרחב מעידים כי זה הוא subserved על ידי רשת בעיקר חזיתית בקליפת המוח, עם cingulate cortex הקדמי (ACC) כמו צומת מרכזית זו רשת אינטראקטיבי1,2,3,4. אמנם שופע אנטומי קישוריות בין ACC cortices חזיתית לרוחב היטב תיאר5,6, מאפייני התקשורת בין אזורים אלה במהלך שליטה קוגניטיבית, בחירת התגובה פונקציונלי וביצוע, הם הבינו היטב.

הסכסוך השפעה ניטור התיאוריה7,8 מציעה שליטה קוגניטיבית נובעת אינטראקציה דינאמית בין cortices הקדם חזיתית המדיאלי, לרוחב. חשבון זה ומגבילה ACC מנטרת את הקונפליקט בין ייצוגים מתחרות ועוסק לרוחב קליפת המוח הקדם חזיתית (latPFC) כדי ליישם בקרת תגובת, למטב את הביצועים. עם זאת, חשבון זה בעיקר מבוססת על המחקרים MRI (fMRI) פונקציונלי באמצעות דם חמצון רמת התלויים (מודגש) האות. האות מודגשת fMRI היא כלי מיפוי מרחבי מצוין, אך לפתרון זמני מוגבל בגלל שהיא משקפת אזוריים שינויים והמודינמיקה מתווך על ידי צימוד נוירו-וסקולריים. כתוצאה מכך, השינויים אות מודגש להתפתח בסולם יותר איטי יותר זמן (בשניות) מאשר אירועים עצבית (באלפיות שניה) כבסיס9. יתר על כן, האות מודגש רגיש של אלכוהול אפקטים vasoactive10 , וייתכן שאינה מייצגת במדויק את סדר הגודל של שינויים עצביים, מה שהופך את זה פחות מתאים מחקרים של שכרות חריפה. לכן, המשוער יחסי הגומלין בין cortices הקדם חזיתית המדיאלי, לרוחב שלה רגישות הרעלת אלכוהול צריך להיבדק על ידי שיטות שבהן רושמים אירועים עצבית באופן מדויק חנותם. מג יש רזולוציה טמפורלית מעולה מאז הוא משקף ישירות postsynaptic זרמים. המתודולוגיה מג (aMEG) מוגבל מבחינה אנטומית מועסק כאן היא גישה עם מודאלים מרובים המשלבת מופץ מקור מידול של אות מג עם MRI מבנית. זה מאפשר הערכת של איפה שהקונפליקט ואת משקה-המוח מתנדנדות שינויים הקשורים מתרחשות, להבין את רצף טמפורלית ("מתי".) של הרכיבים עצביים מעורבת.

החלטות מסתמך על פעולת הגומלין בין אזורי המוח מבוזרת העוסקים באופן דינמי כדי להתמודד עם הדרישות מוגברת שליטה קוגניטיבית. אחת הדרכים להעריך שינויים הקשורים לאירוע בסנכרון ארוכי טווח בין שני אזורים קורטיקליים היא לחישוב השלב שלהם מצמד כמו אינדקס של תנודות שיתוף שלהם,11,12. המחקר הנוכחי להחיל ניתוח נעילת פאזה לבחון את העיקרון הבסיסי של הסכסוך ניטור תיאוריה על-ידי בדיקת את האינטראקציות co-oscillatory בין ACC latPFC. תנודות עצביות בטווח תטא (4-7 הרץ) קשורים עם שליטה קוגניטיבית, הוצעו בתור מנגנון בסיסי תמיכה הסינכרון ארוכי טווח לצורך עיבוד קוגניטיבי מלמעלה13,14, 15,16. הם נוצרים באזורים הקדם חזיתית כפונקציה של קושי המשימה, הם באופן משמעותי הקלוש אלכוהול חריפה שיכרון17,18,19,20.

צריכת אלכוהול מוגזמת לטווח ארוך מזוהה עם מגוון קוגניטיבית עם המעגלים הקדם חזיתית להיות מושפעת בעיקר21,22. שכרות חריפה מזיקה שליטה קוגניטיבית בתנאים של הקושי גדל, עמימות, או כאלה זירוז התגובה אי התאמה17,23,24. מאת להשפיע על קבלת החלטות, אלכוהול עלולים להפריע התנהגות מכוון מטרה עלול לגרום עצמית המסכן, שתייה מוגברת, עשוי גם לתרום או עבודה-הנפלט מפגעים25,26,27 . המחקר הנוכחי משתמש בגישה aMEG כדי למדוד את הפעילות מתנדנדות תטא הלהקה, synchrony בין האזורים המבצעת העיקרית עם רזולוציה טמפורלית מעולה. השפעת אלכוהול על פעילות תטא, תנודות שיתוף בין ACC את latPFC נבדקים כפונקציה של הסכסוך שהפיק הסטרופ הפרעות. אנו משערים כי דרישות קוגניטיביות מוגברת משויכים synchrony תפקודית גדולה יותר, כי בהשפעת אלכוהול dysregulation של פעילות סינכרונית של cortices הקדם חזיתית המדיאלי, לרוחב ביסוד ליקויי בקרה קוגניטיבית.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

פרוטוקול נסיוני זה אושרה על ידי ועדת הגנה נושאים אנושיים באוניברסיטת קליפורניה, סן דייגו.

1. בני אדם

  1. לגייס מתנדבים מבוגרים בריאים ימני, לקבל את הסכמתם, לבין מסך אותם על הקריטריונים כלילה/אי-כלילה.
    הערה: במחקר זה, עשרים אנשים צעירים, בריאים (± סטיית תקן [SD] גיל ממוצע = 25.3 ± 4.4 שנים) כולל 8 נשים גויסו שלא לשתות במתינות, אשר מעולם לא היה בטיפול או נעצר על סמים או אלכוהול עבירות הקשורות, המדווחים לא אלכוהוליזם תופעות הקשורות על קצר מישיגן אלכוהוליזם הקרנת מבחן28, מי לא לעשן ולא להשתמש בחומרים אסורים, שאין להם היסטוריה של מנוטלי הפרעות או בעיות הבריאות הנוכחי, ומי תרופות חינם, אין אובייקטים פנימיים פרומגנטי או שתלים.

2. הנבחנים:

  1. סרוק את כל משתתף ארבע פעמים, כולל שלוש פגישות מג (מפגש היכרות לא-משקה, שני טיפולים ניסיוניים משקה שבו אלכוהול ו פלצבו מנוהלים באופן counterbalanced), אחד מבני MRI סריקה.
    הערה: בעיצוב בתוך הנושא הזה, המשתתפים לשמש פקדים משלהם באמצעות השתתפות בהפעלות אלכוהול וגם פלסבו. עיצוב זה מפחית את השגיאה השונות ומגבירה את עוצמה סטטיסטית על-ידי הקטנת ההשפעה של השתנות בודדים בתוך המוח אנטומיה, דפוסי הפעילות ואת חילוף החומרים אלכוהול.

3. איסוף מג סורק

  1. לבצע הפעלה להכרות.
    1. במהלך הפגישה היכרות ראשונית, לנהל שאלונים כדי לקבל מידע נוסף אודות ההיסטוריה הרפואית המשתתפים, דפוסי השתייה שלהם ואת חומרת הסימפטומים הקשורים לאלכוהוליזם28,29, היסטוריה משפחתית של אלכוהוליזם30, תכונות אישיות כולל אימפולסיביות31,32.
    2. לבצע את הקלטת הראשונית בסורק מג בעקבות הפרוטוקול המתואר להלן שלבים 3.2, 3.3 ו- 3.5. אינם מספקים כל משקה. להסביר את המשימה ולהפעיל תרגול גירסה המאפשר למשתתפים לקבל היכרות עם זה מראש.
      הערה: להתאקלמות למצב ניסיוני משרת את המטרה של מזעור ההשפעות האפשריות של מצב-induced עוררות33, ובכך לבין אלכוהול עוקבות והפעלות פלצבו על הממד ההוא.
  2. לבצע את ההפעלות ניסיוני של אלכוהול/פלצבו.
    הערה:     בצע את ההליכים ניסיוני באותו בזמן הפגישות אלכוהול וגם פלצבו למעט משקה מנוהל. מאוזנים משקה הסדר על ידי מתן משקאות אלכוהול קודם אחד חצי של המשתתפים פלצבו לחצי השני בסדר אקראי.
    1. בהגיעם למעבדה מג, הפעל סריקת מבחן בקצרה על-ידי הצבת המשתתף בסורק ובדיקת הערוצים עבור מגנוט אפשרי. למדוד את המשקל שלהם. מסך אותם עם אלכוהול אלקטרונית. שאילתות עליהם על עמידה בדרישות להמנע מאלכוהול במשך 48 שעות וממנו מזון עבור 3 שעות לפני הניסוי.
    2. לאסוף דגימות שתן עבור לוח בדיקת סמים רב של כל המשתתפים ולהשמיט את אלה שמקבלים תשובה חיובית עבור כל תרופה. בנוסף, בדוק המשתתפים הנשי הריון עם שתן מבחן ולהשמיט למי מבחן חיובי או אם הם חושדים שייתכן שהם בהריון.
    3. להעריך שינויים דינמיים אפקטים הסובייקטיבית של אלכוהול על ידי המשתתפים לשאול כדי לדרג רגעית רגשות ומצבים שלהם על מידה סטנדרטית34 לפני השתייה, בשני מקרים נוספים במהלך הניסוי - על האיבר בסדר עולה (~ 15 דקות לאחר צריכת משקה) ואיברים יורד של נשימה אלכוהול בריכוז העקומה (BrAC), לאחר מג הקלטה.
    4. לנהל ריצת אימון של הסטרופ במחשב נייד עם תוכנת המצגת גירוי על מנת להבטיח כי המשתתפים מבינים את הפעילות לפני הקלטה.
      הערה: גירסה זו של הסטרופ משלב הקריאה וצבע למתן שמות (איור 1). התנאי קונגרואנטי מורכב צבע מילים (קרי, אדום, ירוק, כחול, צהוב) מודפסים בצבע גופן תואמות (קרי, את המילה "ירוק" מודפס בצבע ירוק). בתנאי לא מתאים, צבע מילים מודפסות בצבע שאינו תואם את משמעותם (קרי, את המילה "ירוק" מודפס בצהוב). שאלו את המשתתפים להקיש אחד של ארבעה לחצנים המייצגים צבע הגופן בכל פעם מילה כתובה בצבע, או, כאשר מילה כתובה באפור, ללחוץ על הלחצן המתאים המשמעות של המילה18,23.
  3. הכינו את ההקלטה מג/EEG.
    הערה:     פרטי של מג קירור והקפאה תוארו בכתבי הקודם פרסומים35,36,37.
    1. מקם את הכובע EEG או אלקטרודות EEG בודדים על ראשו של המשתתף, לבדוק כי כל impedances הם מתחת 5 kΩ.
    2. צרף הגלילים מחוון (מדד מחירי הבתים. של) מיקום הראש משני צדדיו של המצח ומאחורי לכל אוזן.
      הערה: שלב זה הוא ספציפי למערכות Neuromag.
    3. דיגיטייז עמדות של הנקודות fiducial כולל את nasion, שתי נקודות preauricular, עמדות של מדד מחירי הבתים של גלילים, אלקטרודות EEG, ולקבל מספר רב של נקודות נוספות (~ 200) ממציאים את צורת הראש. להשתמש במידע זה עבור הרישום שיתוף עם MRI אנטומיים תמונות (איור 2).
  4. לנהל את המשקה.
    1. להכין משקה אלכוהול על ידי ערבוב פרימיום באיכות וודקה עם מיץ תפוזים צוננת (25% v/v), בהתבסס על כל משתתף מין ומשקל (0.60 g/kg אלכוהול לגברים, אלכוהול 0.55 g/kg לנשים), מיקוד של בראק של 0.06%38. מגישים באותו אמצעי אחסון של מיץ תפוזים בכוסות עם חישוקים ניגבה עם וודקה כמו משקה פלסבו. שואל את המשתתף לצרוך את המשקה בכ-10 דקות.
    2. בדוק בראק המשתתפים עם בדיקת הנשיפה החל ~ 15 דקות לאחר שתיית ו ואז כל 5 דקות עד שהם נכנסים לחדר ההקלטה. מאז מכשירים אלקטרוניים לא יכול לשמש חדר מוריקות, השתמש בדיקת אלכוהול הרוק, אשר מורכב של ספוגית כותנה, רווי נמצא ברוק, מוכנס לתוך קיבול המספקת הבדיקה.
  5. רוכשים מג/EEG נתונים.
    1. מקם את המשתתף בנוחות הסורק. מאז פעילות הקדם חזיתית הוא עניין מסוים, ודא המשתתף ממוקם כך ראשה נוגע העליון של הקסדה מיושר לאורך החזית.
      הערה: מיקום הראש יכול להשפיע על פעילות הערכות באופן משמעותי כי מעברי הצבע שדה מגנטי עם הקוביה של המרחק בין החיישנים מקורות את המוח39ירידה.
    2. להתחבר שלהם תשומות בהתאמה על-גבי הסורק מדד מחירי הבתים של סלילי וכל האלקטרודות. מקם רפידות לתגובה כך ניתן ללחוץ על הלחצנים בנוחות. לוודא כי הגופן הוא בבירור קריא על המסך הקרנה בפני המשתתף.
    3. בחזרה בחדר מסוף, בדוק האינטרקום מתפקד כראוי. להזכיר את המשתתף כדי למזער מהבהב וכדי למנוע תנועות כולל תנועת ראש מדבר. להורות המשתתף כדי להשיב על שאלות על ידי לחיצה על לחצני מענה במקום.
    4. בדוק כל המפעילים תגובה, גירוי נכתבים כראוי. לבחון כל הערוצים עבור חפצים ולמדוד את מיקום הראש בסורק.
    5. הפעלת חדרי קירור והקפאה, להתחיל את הפעילות. הפסקות כל מין ~2.5 לשאר עיניים לשמור את הנתונים עם השלמת המשימה, ליווי המשתתף מחוץ לחדר ההקלטה.
    6. כאשר המשתתף ביצע את הסורק, לרכוש שתי דקות של נתונים מן החדר ריק כאמצעי של רעש אינסטרומנטלית.
    7. שואל את המשתתף לקצב נתפס קושי המשימה, תוכן של משקה imbibed, שיכור איך הם הרגישו, כמו גם מצבי רוח רגעי שלהם רגשות34.

4. התמונה רכישה ושחזור קורטיקלית של MRI מבנית

  1. להשיג סריקת MRI אנטומיים ברזולוציה גבוהה עבור כל משתתף, בנייה מחדש משטח של כל משתתף קורטיקלית עם FreeSurfer תוכנה40,41,42.
  2. שימוש על פני הגולגולת הפנימי נגזר מן הדימויים MRI מבניים מקוטע ליצירת מודל אלמנט גבול של המנצח נפח, אשר משמש כדי לספק מודל לפתרון קדימה עקבי עם האנטומיה של המוח של כל יחיד43 , 44.

5. ניתוח נתונים מג

הערה: לנתח את הנתונים עם הגישה מג מוגבל מבחינה אנטומית העושה משטח קורטיקלית המשוחזרת של כל משתתף כדי להגביל את מקור הערכות על רצועת הכלים קורטיקלית45,40,, או46. הנחל ניתוח מסתמך על פונקציות מותאמות אישית עם יחסי תלות זמין לציבור חבילות כולל FieldTrip47, EEGLab48MNE49.

  1. במהלך preprocessing נתונים, השתמש במסנן הלהקה מתירני-מעבר (למשל, 0.1 - 100 הרץ) ונתונים אפוק לגבי תחילת גירוי לחלקים הכוללים ריפוד מרווחי בקצה אחד (למשל,-600 ל ms 1100 לפרק זמן של עניין פורש-300 ל 800 ms לאחר הסרת ריפוד).
  2. הסרת ערוצים רועש שטוח, כמו גם ניסויים המכילה חפצים על-ידי בדיקה ויזואלית ושימוש המבוסס על הסף דחייה. להשתמש ברכיב עצמאית ניתוח48 כדי להסיר חפצים eyeblink, פעימות הלב. לחסל את הניסויים עם תגובות שגוי.
  3. החל Morlet wavelets (איור 3),47 , כדי לחשב ספקטרום ההספק מורכבים בכל ניסוי במרווחים של 1 הרץ ללהקה תדר תטא (4-7 הרץ). הסר פריטים נוספים. חשב את השונות המשותפת רעש מנתונים חדר ריק.
  4. שותף לרשום את הנתונים מג עם MRI תמונות באמצעות המידע תלת מימדי (3D) דיגיטציה ראש (איור 2).
    1. לפתוח את המודול MRIlab.
    2. בחר קובץ | פתוח | בחר MRI מבנית של הנושא.
    3. בחר קובץ | ייבוא | Isotrak נתונים | בחר קובץ raw data.fif | להפוך נקודות.
    4. בחר Windows | ציוני דרך | להתאים את ציוני דרך fiducial עד שותף רישום של נתונים מג ו- MRI מקובלים.
    5. בחר קובץ | להציל את.
  5. לחשב הערכות רעש-רגישות מנורמל של תטא מקור כוח, שלב עם מיפוי סטטיסטי דינמי ספקטרלי הגישה18,50. אקספרס תטא הקשור לאירוע מקור כוח כמו אחוז אות שינוי ביחס בסיסית.
  6. ליצור קבוצה ממוצעים של תטא הקשור לאירוע מקור כוח על ידי מורפינג ההערכות של כל משתתף על ייצוג קורטיקלית ממוצע51.
  7. דמיינו את ההערכות מקור על פני השטח הממוצע מופרז כדי לשפר את הנראות של הערכות sulcal (איור 4).
    1. פתח את תוכנת MNE.
    2. בחר קובץ | טעינת משטח | עומס בניפוח קבוצה-ממוצע FreeSurfer קורטיקלית השטח.
    3. בחר קובץ | ניהול שכבות | לטעון stc | לטעון נתונים ממוצע הקבוצה | בחר קובץ טעון של כיסויי זמינים.
    4. סוג כיסוי בחר כמו אחרים.
    5. להתאים את סף מרחב צבע | להראות.
    6. לצפייה בסרטים המוח ולבחון -עתיים שלבי עיבוד על ידי זיהוי אזורים וחלונות זמן מאופיין על ידי הפעלת הגבוהה ביותר.
  8. ליצור אזורים לא משוחד עניין (ROIs) בהתבסס על הערכות הכולל ממוצע הקבוצה לשלב מיקומים קורטיקלית עם הבולטים מקור כוח. חישוב הזמן קורסים בכל נושא, מצב של רועי (איור 5).
  9. להגיש תטא שהושג מקור כוח ההערכות על ניתוח סטטיסטי.
    1. לחלץ windows בפעם עניין של כל קורס זמן ROI ולבצע ניתוח השונות (ANOVA) עם משקה (אלכוהול, פלצבו) וסוג למשפט (congruous, לא מתאים) כמו בתוך הנושא גורמים. להשתמש במבחן של תמורה מבוססות-אשכול nonparametric52 כדי לבחון השוואות משקה ומצב של תטא הקשור לאירוע כוח כערכים טוב כמו שלב נעילת (תוך ורידי).
  10. מעריכים הקשורות למשימות לשינויים הסינכרון ארוכי טווח בין מוקדים של ההפעלה הראשי ב- ACC את latPFC על ידי מחשוב תוך ורידי12. אקספרס תוך ורידי כפי שיעור שינוי ביחס בסיסית.
    הערה: תוך ורידי הוא מצביע על עקביות של זווית שלב בין ROIs שני פני ניסויים כמו זה מודד במידה שבה הם נעים משותפת בתדר מסוים ובזמן אמת (1 סרטים).
  11. לחשב מתאמים בין הערכות פעילות רועי מג, מדדי ביצועים התנהגותית ותוצאות שאלון ליידע את הפרשנות של התוצאות שנמדדו.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

תוצאות התנהגותיות מציינים כי הסטרופ שהצליח לתפעל הפרעה בתגובה כי הדיוק היה הנמוך ביותר ושעות התגובה הארוכה ביותר על ניסויים לא מתאים (איור 6). שכרות הוריד דיוק אבל לא השפיע על זמני תגובה18.

הרצף-עתיים של פעילות בלהקה תדר תטא חשף עם הגישה aMEG היא הכוללת מסכים עם מודלים מקובלים של תפקודים קוגניטיביים בסוג זה של פעילות. כמופיע בסרטים המוח (2 סרטים), קליפת הראיה מופעל כ-100 מילישניות לאחר תחילת גירוי, ואחריו תבנית ההפעלה אחוריים-כדי-הקדמי עוסקת בעיקר חזיתית cortices בשלבים אינטגרציה קוגניטיבית לאחר ~ 300 גב' ACC רגישות גבוהה במיוחד לא מתאים (INC), גבוהה-עימות, המציין את האירוסין שלה במהלך ניסויים להתנגש ניטור. ACC הוא מחולל העיקרי התנודות תטא במהלך משימות חיטוט שליטה קוגניטיבית, אבל latPFC פעילה גם בשלב אינטגרציה-סביב 350-600 גב' הפעלה של קליפת המוח המוטורית הגלויה לאחר ~ 600 ms במהלך הכנת התגובה שלב (סרט 2B). תטא הקשור לאירוע כוח הוא הגדול ביותר על ניסויים INC, דבר העולה בקנה אחד עם הרגישות לדרישות הסכסוך (איור 5), ובמיוחד קליפת המוח הקדם חזיתית13,17,19,20. תטא כוח מופחת לפי חריפה שכרות הכללית. עם זאת, בהשוואה ל- congruous (קונג) ניסויים, אלכוהול מקטין תטא כוח על ניסויים INC (קונפליקט גבוהה) באופן סלקטיבי ACC ו- latPFC18.

המחקר הנוכחי מרחיב את התוצאות מ Kovacevic et al.18 על ידי התמקדות אינטראקציה דינאמית בין האזורים השונים במהלך העיבוד של שטרופ הפרעה לאור חשבון הרווחת של רשת בקרה קוגניטיבית7, 8. כדי להבין טוב יותר את התזמון, תואר, והטבע של אינטראקציות בין אזורים קורטיקליים עוסקת בעיקר שני אלה, PLVs חושבו עבור כל תנאי משקה ולבצע משימות, ועבור כל משתתף. כפי שמוצג ממוצע של קבוצה איור7, תנודות שיתוף בין ACC latPFC משתנים לאורך זמן עם עלייה בסך הכל מוקדם תנודות שותף במהלך גירוי בשלב העיבוד. תחת פלצבו, זה מלווה עלייה מתמשכת לאחר ~ 400 ms שהתמונות לא מתאים בשלב ההכנה אינטגרציה, תגובת. לפיכך, תנודות שיתוף מתואמת בין cortices הקדם חזיתית המדיאלי, לרוחב הם נצפו רק על הניסויים קשה יותר, INC לעורר תגובה הסכסוך F(1,19) = 5.5, p < 0.05. עדות זו תומכת בהצעה ACC, את latPFC באופן פונקציונלי אינטראקציה בזמן אמת סוג שליטה קוגניטיבית. לעומת זאת, שכרות חריפה באופן משמעותי dysregulates תנודות שיתוף, מניב תנאי x משקה אינטראקציה, F(1,19) = 5.1, p < 0.05, בו ניסויים לא מתאים במיוחד הושפעו אלכוהול F (1,19) = 8.8, p < 0.01 (איור 7). זה עשויה ביסוד בהשפעת אלכוהול מגבלות השליטה מעכבות ומציין את הפגיעות של מלמעלה-למטה פונקציות בחקיקה של קליפת המוח הקדם חזיתית כדי שיכרון חריפה.

Figure 1
איור 1 : משלב פעילות סטרופ צבע ובמבנה קריאה. מוצגים דוגמאות למשפט עבור כל שלושת התנאים יחד עם הצבע התגובה הנכונה. בתנאי congruous (קונג), צבע הגופן הוא תואם משמעות המילה, בזמן לא מתאים ניסויים (INC) שבילים להפיק תגובה סכסוך עקב הפרעה משמעות המילה. המשתתפים מונחים על הכפתור המתאים לצבע הגופן כאשר המילים נכתבות בצבע (קונג, INC), כדי להשיב משמעות המילה (קריאה) כאשר נכתב באפור. ניסויים הציגה עבור 300 ms, אז הוחלף על ידי מסך קיבוע עבור סוגי המשפט גב' 1700 מוצגים בסדר אקראי. זו גרסה מסוימת, התנאים קונג, INC היו equiprobable, הוצגו על ניסויים 16.7% כל אחד מתוך סה כ 576 ניסויים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 2
איור 2 : רישום משותף של מג ו- MRI- נקודות סרוקים על פני ראש שנאספו במהלך מג הקלטה משמשים עבור רישום משותף עם תמונות MRI אנטומיים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 3
איור 3 : אדוה Morlet. Morlet wavelets משמשים לחישוב ספקטרום ההספק מורכבים בכל ניסוי בדרגות תדירות של 1 הרץ עבור התדירות הלהקה תטא (4-7 הרץ). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 4
איור 4 : שחזור קורטיקלית, האינפלציה. משטחים קורטיקלית בודדים משוחזרים ומשמשים כדי להגביל את כוח מקור משוער. כאן מוצגים פני השטח בקליפת המוח הממוצע אשר הוא מנופח כדי לשפר את הראות של המקורות מוערך sulci קורטיקלית. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 5
איור 5 : קבוצה-ממוצע הזמן קורסים של תטא הקשור לאירוע מקור כוח הערכות באזורים נבחרים עניין. גירויים (INC) לא מתאים elicited גדל כוח הקשור לאירוע תטא בהשוואה לגירויים (קונג) congruous ב cingulate cortex הקדמי (ACC; F (1,19) = 34.1, p < 0.0001) כמו גם קליפת המוח הקדם חזיתית לרוחב (latPFC; F (1,19) = 11.0, p < 0.01), במהלך 480-670 גב' הסכסוך עיבוד הוא רגישות גבוהה במיוחד שכרות כפי הקלוש היה הכוח תטא INC מאת שכרות (F(1,19) = 9.9, p < 0.01). ציר ה-y מתארת תטא הקשור לאירוע של מנורמל רעש תוקן בסיסית מקור כוח. איור זה השתנה מ Kovacevic et al.18. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 6
איור 6 : תוצאות התנהגותיות על הסטרופ. הפרעה סטרופ היה לידי ביטוי דיוק ירד זמני תגובה ארוכים יותר לא מתאים ניסויים (INC). שכרות (Alc) לקויי הדיוק בהשוואה לקבוצת הפלצבו (הפנקייק) אך לא השפיע על זמני תגובה. קווי שגיאה מרמזים שגיאת התקן של הממוצע. דמות זו שונתה מ. Kovacevic et al. 18. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 7
איור 7 : קבוצה-ממוצע הזמן קורסים של נעילת פאזה ערכים (PLVs) בלהקה תטה. Synchrony co-oscillatory בין cingulate cortex הקדמי (ACC) לבין המוח הקדם חזיתית לרוחב (latPFC) בלהקה תטא הביע כפי שיעור שינוי מקו עבור פלצבו (משמאל) ותנאי אלכוהול (מימין). בעקבות עלייה PLVs מוקדם במהלך גירוי עיבוד הבמה (400-600 אלפיות שניה), עלייה מתמשכת תנודות שיתוף נצפית על שבילי (INC) לא מתאים בתגובה מוגברת שליטה קוגניטיבית בהשוואה שבילים (קונג) congruous תחת פלצבו, F (1,19) = 5.5, p < 0.05. שכרות חריפה באופן סלקטיבי dysregulated תנודות שיתוף על ניסויים INC, F(1,19) = 8.8, p < 0.01. הפעלת מפות (פנימי) מראים את האפקט מעורפלת (INC-קונג), אשר בולט ACC ו latPFC. הסולם צבע מציין בסיסית-מתוקן מקור כוח הערכות ב 480 ms לאחר תחילת גירוי, עם אדום (פעילות > 0.2) לצהוב (פעילות > 0.3) המציין כוח חזק תטא ניסויים INC בהשוואה קונג ניסויים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Movie 1
סרט 1: תנודות שותף. נעילת פאזה ערכים חושבו בטווח תדר תטא (4-7 הרץ) בין cingulate cortex הקדמי (ACC) לבין המוח הקדם חזיתית לרוחב (latPFC) כאמצעי של סינכרון הרגישה בעקביות של ההבדל שלב אלה שני ROIs ללא קשר משרעת הכוח שלהם תטא. אנא לחץ כאן כדי להוריד את הסרט הזה.

Movie 2
סרט 2: המוח סרטים. מופץ מקור מידול של אות מג בשילוב עם מבנה ש-MRI מאפשר הערכת של אזורים קורטיקליים הפקת כוח תטא, שרצף זמני ההפעלה שלהם בתגובה ההפרעות סטרופ. (א) לאחר עיבוד חושי מוקדם, cingulate cortex הקדמי (ACC) באופן סלקטיבי מופעל על-ידי לא מתאים, גבוהה-עימות ניסויים אחרי גברת ~ 350 (B) בעוד ACC הוא מחולל העיקרי התנודות תטא במהלך משימות חיטוט שליטה קוגניטיבית, קליפת המוח הקדם חזיתית לרוחב (latPFC) עוסקת גם בשלב האינטגרציה סביב 350-600 גב' הפעלה של קליפת המוח המוטורית הוא ציין לאחר ~ 600 ms במהלך התגובה הכנה. הסולם צבע מציין מקור בסיסית-תיקון דיפרנציאלי כוח הערכות, בצבע אדום המציין הפעלה גדול מ- 0.79 medially (0.57 רוחבית) צהוב מציין הפעלה גדול מ- 0.9 medially (0.8 רוחבית). אנא שימו לב כי יש להציג את שני הסרטים האלה יחד עם ייפתחו קורסים זמן לענין ACC ו- latPFC, בהתאמה. אנא לחץ כאן כדי להוריד את הסרטים האלה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

יחידנית או משולבת הדמיה שיטה השתמשו במחקר זה כוללת מקור מבוזרת מידול של אות מג חנותם מדויק יחד עם אילוצים המרחבי של הערכות הופכי נגזר MRI מבנית של כל משתתף. הגישה aMEG משלב את נקודות החוזק של טכניקות אלה כדי לספק תובנות בשלבים-עתיים של דינמיקה מתנדנדות ושילוב ארוכי טווח subserving שליטה קוגניטיבית. שיטה זו מספקת טמפורלית בדייקנות רבה יותר מאשר טכניקות דימות מוחי אחרות כגון fMRI מודגשת רזולוציה טמפורלית היא על היקף שניות עקב הרגישות עקיף לשינויים עצבי באמצעות מצמד9נוירו-וסקולריים. לשם השוואה, דיוק אלפיות השנייה של אות מג מאפשר החקירה של שלבי עיבוד עצבי, כפי שמגלה את המחקר הנוכחי. המודל aMEG מניח מקורות מבוזרים של אות מג לאורך קורטיקלית פני השטח, כאשר שיחזר מתמונות MRI מבניים, מספק המרחבי אילוצים עבור פעילות הערכות45,53. הערכות אלה מרחבית יכול לשמש כדי לחקור לא רק ההפעלה המקומי אלא תקשורת ארוכי טווח ברמת רשת אינטראקטיבי בצורה של נעילת פאזה16,20. יתר על כן, הגישה aMEG היא גם מתאים חוקרת את ההשפעות של טיפול תרופתי על פונקציות עצביות, בהתחשב בכך האות מודגשת fMRI הוא מבולבל על ידי ההשפעות vasoactive של מניפולציות תרופתי כגון אלכוהול, אולי לא לשקף באופן מדויק את סדר הגודל של שינויים עצביים10.

רגישות גבוהה של שיטה זו לדקה עצבית משתנה כלומר הוא גם רגיש רעש ללא עצביות כולל תנועות שרירים או קריצות עין, אז החפצים השונים צריך להיות שאותרו והוסרו בקפידה מן האות raw. יתר על כן, מיקום הראש יכול להיות השפעות משמעותיות על פעילות הערכות עקב רגישות חיישן השדה המגנטי מעברי צבע39. לאור ההנחות של המודל aMEG, מקור הערכות מוגבלות ל פני קורטיקלית45,46, אז ניתן לאמוד את הפעילות ממיתוס subcortical מבנים.

על סמך התוצאות שפורסמו בעבר18, המחקר הנוכחי יש מאויר שינויים בכוח הקשור לאירוע תטא (4-7 הרץ) במהלך העימות סטרופ-induced כפונקציה של שכרות חריפה של שתיינים חברתיים בריאים. כמוצג באיור5, כוח תטא רגיש באופן שונה לדרישות הקוגניטיביות המוטלים על-ידי התנאים פעילות סטרופ. מעורפלת יעילה במיוחד העוסקים שליטה קוגניטיבית כפי שמשתקף בשלטון תטה יותר קליפת המוח הקדם חזיתית בהשוואה prestimulus בסיסית. המנהל מעריכים מחולל התנודות תטא ACC זה רגיש לסכסוך התגובה במהלך הן מוקדמות ומאוחרות לעבד שלבים18. ממצאים אלה תומכים את התפקיד של ACC בפיקוח על הסכסוך אברו עם חשבונות בולטים7,8. לפיכך, שיטת aMEG סיפקה של חנותם רגיש תובנה האירוסין מתמשכת של ACC במהלך משפטי המטיל עומס גבוה על שליטה קוגניטיבית. עדות זו, יחד עם חיבורי אנטומי נרחב בין ACC המוח מבוזרת אזורים5,6, סתום, ולקריסה תפקידה רבת רגולציה עצמית. בתצוגה זו, ACC הוא רכזת מפתח במערכת neurofunctional subserves שליטה קוגניטיבית על-ידי הצבת המטרות והכוונות עם אילוצים הקשרית, מוטיבציה54,55. קליפת המוח הקדם חזיתית Inferolateral, במיוחד בצד הימין, הוא תחום חשוב נוסף בתוך המערכת אשר שויכה עיכוב של תגובות prepotent, שליטה כל מעסיק וזיכרון עבודה בשירות של עדכון פעילות ייצוגים 56 , 57 , 58.

זה נקבע, כי תנודות תטא מתווכים עצביים שילוב הכרחי עבור קוגניטיבית, רגשית עיבוד13,16,59,60. תקשורת עצבית ייתכן ובכך להסתמך על דעתנית מסונכרן של הרכבים עצביים מרוחק בלהקה תטא עם מקצבים מהיר מקונן תיווכה עיבוד מקומי61,62. PLVs משקפים שלב עקביות בין אזורים קורטיקליים, משמשים בדרך כלל כדי להעריך שלהם synchrony מתנדנדות כמו ההנחה היא כי שני האזורים אינטראקציה כאשר הם שיתוף נעים63. אכן, ארעית העלאות תוך ורידי שנצפו במרווחים האלה של פעילות עצבית הייתה צפויה כדי מחייבים באינטראקציה סינכרונית12,20. המחקר הנוכחי מאשר ראיות הקודם ומוסיף עידון-עתיים הסינכרון פונקציונלי בין המקורות מוערך ACC, את latPFC. בקנה אחד עם דיווחים קודמים64, התוצאות הנוכחי מצביעות על PLVs מוגברת ומתמשכת על ניסויים לא מתאים הסטרופ. מאת לכימות שלב סינכרון בין שני האזורים הללו בדייקנות הטמפורלי, ממצאים אלה להרחיב את הסכסוך פיקוח על חשבון ולציין כי האינטראקציה שלהם הוא בולט במיוחד לאחר ~ 350 ms שהתמונות לא מתאים. במהלך השלב הזה אינטגרציה קוגניטיבית, cortices הקדמית המדיאלי, לרוחב נוטים אינטראקציה לתמוך ביצועים התנהגותיים במהלך התנאים משימה קשה יותר המטיל דרישות על תשומת הלב, עיכוב תגובה, זיכרון העבודה. ראיות ממחקרים מבוסס-fMRI קישוריות פונקציונלי מציין כי אזורים קורטיקליים אלה טופס רשת cingulo-opercular ואינטראקטיבי התומכת שליטה קוגניטיבית מלמעלה65,66, 67. להפכה, המוח מייעל להגיב לדרישות הסביבה באופן בלתי מסתגלת ואחידה באמצעות סינכרון גמיש ודינאמי68,, מערכות מבוזרות neurofunctional69.

הגישה מג מוגבל מבחינה אנטומית השתמשו במחקר הנוכחי מתבסס על שילוב של שיטות הדמיה משלימה. זה ניתן לאפיין את רצף פעילות עצבית-עתיים, יכול לספק תובנה הדינמיקה של אינטראקציות ארוכי טווח חשוב עבור שילוב השפעות מלמעלה למטה במהלך קרב שליטה קוגניטיבית. אות מג משקף סינפטית זרמי ישירות, אשר מאפשר לבדיקת השערות על אינטראקציות co-oscillatory בתוך ועל -פני מערכות neurofunctional עם זמני ברמת דיוק גבוהה. יתר על כן, שיטה זו מתאימה עבור מניפולציות תרופתי כי זה לא רגישים vasoactive מבלבל. מחקר של המעבדה הזאת ואחרים מציין כי פונקציות שליטה קוגניטיבית בתיווך prefrontally פגיעים במיוחד אלכוהול הרעלת17,18,19,20,23 ,24,70,71,72,73,74. המחקר הנוכחי מראה חריפה שכרות מקטין פעילות באזורי הקדם חזיתית subserving התגובה הסכסוך. יתר על כן, אלכוהול משבשת20,מסונכרן תנודות שיתוף75 זה עשויה ביסוד דיכוי התגובה לקויי ראיה, או maladaptive. כתוצאה מכך, מביאה אנשים בנספח עצמית לקויה והתוצאה היא עכבה של הקדמית אשר יכול לתרום כדי לשתות כפייתית ופיתוח של אלכוהול התלות25,26,76. בסכום, הערכות של תנודות לעבודה סינכרונית שהראות אינטראקציות בזמן אמת של מערכות עצביות מועסק על ידי דרישה קוגניטיבית מסוימת, יכול להודיע מודל ריאליסטי המבוסס על המוח. הם יכולים לאפיין את רגישות סלקטיבית לאתגר אלכוהול ברשתות, לשמש סמנים ביולוגיים של הפרט פגיעות להשפעות תרופתי.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

המחברים אין לחשוף.

Acknowledgments

עבודה זו היא נתמכה על ידי מכוני הבריאות הלאומיים (R01-AA016624). אנו מודים על ד ר רפי זילברברג Kovacevic בשל תרומתו שלה.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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
Orange Juice Naked Orange juice is used as the beverage during the placebo session as well as mixed with vodka during the alcohol session
Discover Drug Test Card American Screening Corp Multi-screen drug test
QED Saliva Alcohol Test OraSure Technologies Saliva alcohol test
Urine Hcg Test Strips Joylive Pregnancy test
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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Ridderinkhof, K. R., van den Wildenberg, W. P., Segalowitz, S. J., Carter, C. S. Neurocognitive mechanisms of cognitive control: the role of prefrontal cortex in action selection, response inhibition, performance monitoring, and reward-based learning. Brain and Cognition. 56 (2), 129-140 (2004).
  2. Shenhav, A., Cohen, J. D., Botvinick, M. M. Dorsal anterior cingulate cortex and the value of control. Nature Neuroscience. 19 (10), 1286-1291 (2016).
  3. Walton, M. E., Croxson, P. L., Behrens, T. E., Kennerley, S. W., Rushworth, M. F. Adaptive decision making and value in the anterior cingulate cortex. Neuroimage. 36 Suppl 2, T142-T154 (2007).
  4. Heilbronner, S. R., Hayden, B. Y. Dorsal Anterior Cingulate Cortex: A Bottom-Up View. Annual Review of Neuroscience. 39, 149-170 (2016).
  5. Barbas, H. Connections underlying the synthesis of cognition, memory, and emotion in primate prefrontal cortices. Brain Research Bulletin. 52 (5), 319-330 (2000).
  6. Vogt, B. A. Cingulate neurobiology and disease. , Oxford University Press. 114-144 (2009).
  7. Botvinick, M. M. Conflict monitoring and decision making: reconciling two perspectives on anterior cingulate function. Cognitive, Affective, & Behavioral Neuroscience. 7 (4), 356-366 (2007).
  8. Carter, C. S., van Veen, V. Anterior cingulate cortex and conflict detection: an update of theory and data. Cognitive, Affective, & Behavioral Neuroscience. 7 (4), 367-379 (2007).
  9. Buxton, R. B. Introduction to Functional Magnetic Resonance Imaging. , Cambridge University Press. New York, NY. (2002).
  10. Rickenbacher, E., Greve, D. N., Azma, S., Pfeuffer, J., Marinkovic, K. Effects of alcohol intoxication and gender on cerebral perfusion: an arterial spin labeling study. Alcohol. 45 (8), 725-737 (2011).
  11. Fell, J., Axmacher, N. The role of phase synchronization in memory processes. Nature Reviews Neuroscience. 12 (2), 105-118 (2011).
  12. Lachaux, J. P., Rodriguez, E., Martinerie, J., Varela, F. J. Measuring phase synchrony in brain signals. Human Brain Mapping. 8 (4), 194-208 (1999).
  13. Cavanagh, J. F., Frank, M. J. Frontal theta as a mechanism for cognitive control. Trends in Cognitive Sciences. 18 (8), 414-421 (2014).
  14. Sauseng, P., Griesmayr, B., Freunberger, R., Klimesch, W. Control mechanisms in working memory: a possible function of EEG theta oscillations. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 34 (7), 1015-1022 (2010).
  15. Wang, C., Ulbert, I., Schomer, D. L., Marinkovic, K., Halgren, E. Responses of human anterior cingulate cortex microdomains to error detection, conflict monitoring, stimulus-response mapping, familiarity, and orienting. The Journal of Neuroscience. 25 (3), 604-613 (2005).
  16. Halgren, E., et al. Laminar profile of spontaneous and evoked theta: Rhythmic modulation of cortical processing during word integration. Neuropsychologia. 76, 108-124 (2015).
  17. Rosen, B. Q., Padovan, N., Marinkovic, K. Alcohol hits you when it is hard: Intoxication, task difficulty, and theta brain oscillations. Alcoholism: Clinical and Experimental Research. 40 (4), 743-752 (2016).
  18. Kovacevic, S., et al. Theta oscillations are sensitive to both early and late conflict processing stages: effects of alcohol intoxication. PLoS One. 7 (8), e43957 (2012).
  19. Marinkovic, K., Rosen, B. Q., Cox, B., Kovacevic, S. Event-related theta power during lexical-semantic retrieval and decision conflict is modulated by alcohol intoxication: Anatomically-constrained MEG. Frontiers in Psychology. 3 (121), (2012).
  20. Beaton, L. E., Azma, S., Marinkovic, K. When the brain changes its mind: Oscillatory dynamics of conflict processing and response switching in a flanker task during alcohol challenge. PLoS One. 13 (1), e0191200 (2018).
  21. Oscar-Berman, M., Marinkovic, K. Alcohol: effects on neurobehavioral functions and the brain. Neuropsychology Review. 17 (3), 239-257 (2007).
  22. Le Berre, A. P., Fama, R., Sullivan, E. V. Executive Functions, Memory, and Social Cognitive Deficits and Recovery in Chronic Alcoholism: A Critical Review to Inform Future Research. Alcoholism: Clinical and Experimental Research. 41 (8), 1432-1443 (2017).
  23. Marinkovic, K., Rickenbacher, E., Azma, S., Artsy, E. Acute alcohol intoxication impairs top-down regulation of Stroop incongruity as revealed by blood oxygen level-dependent functional magnetic resonance imaging. Human Brain Mapping. 33 (2), 319-333 (2012).
  24. Marinkovic, K., Rickenbacher, E., Azma, S., Artsy, E., Lee, A. K. Effects of acute alcohol intoxication on saccadic conflict and error processing. Psychopharmacology (Berl). 230 (3), 487-497 (2013).
  25. Field, M., Wiers, R. W., Christiansen, P., Fillmore, M. T., Verster, J. C. Acute alcohol effects on inhibitory control and implicit cognition: implications for loss of control over drinking. Alcoholism: Clinical and Experimental Research. 34 (8), 1346-1352 (2010).
  26. Fillmore, M. T. Drug abuse as a problem of impaired control: current approaches and findings. Behavioral and Cognitive Neuroscience Reviews. 2 (3), 179-197 (2003).
  27. Hingson, R., Winter, M. Epidemiology and consequences of drinking and driving. Alcohol Reseach & Health. 27 (1), 63-78 (2003).
  28. Selzer, M. L., Vinokur, A., Van Rooijen, L. A self-administered Short Michigan Alcoholism Screening Test (SMAST). Journal of Studies on Alcohol. 36 (1), 117-126 (1975).
  29. Babor, T., Higgins-Biddle, J. S., Saunders, J. B., Monteiro, M. G. AUDIT: The Alcohol use disorders identification test: Guidelines for use in primary care. , WHO: World Health Organization. Geneva, Switzerland. (2001).
  30. Rice, J. P., et al. Comparison of direct interview and family history diagnoses of alcohol dependence. Alcoholism: Clinical and Experimental Research. 19 (4), 1018-1023 (1995).
  31. Eysenck, H. J., Eysenck, S. B. G. Manual of the Eysenck Personality Questionnaire. , Hodder & Staughton. (1975).
  32. Eysenck, S. B., Eysenck, H. J. Impulsiveness and venturesomeness: their position in a dimensional system of personality description. Psychological Reports. 43 (3 Pt 2), 1247-1255 (1978).
  33. Begleiter, H., Kissin, B. The Pharmacology of Alcohol and Alcohol Dependence. , Oxford University Press. 248-306 (1996).
  34. Martin, C. S., Earleywine, M., Musty, R. E., Perrine, M. W., Swift, R. M. Development and validation of the Biphasic Alcohol Effects Scale. Alcoholism: Clinical and Experimental Research. 17 (1), 140-146 (1993).
  35. Liu, H., Tanaka, N., Stufflebeam, S., Ahlfors, S., Hamalainen, M. Functional Mapping with Simultaneous MEG and EEG. Journal of Visualized Experiments. (40), (2010).
  36. Lee, A. K., Larson, E., Maddox, R. K. Mapping cortical dynamics using simultaneous MEG/EEG and anatomically-constrained minimum-norm estimates: an auditory attention example. Journal of Visualized Experiments. (68), e4262 (2012).
  37. Balderston, N. L., Schultz, D. H., Baillet, S., Helmstetter, F. J. How to detect amygdala activity with magnetoencephalography using source imaging. Journal of Visualized Experiments. (76), (2013).
  38. Breslin, F. C., Kapur, B. M., Sobell, M. B., Cappell, H. Gender and alcohol dosing: a procedure for producing comparable breath alcohol curves for men and women. Alcoholism: Clinical and Experimental Research. 21 (5), 928-930 (1997).
  39. Marinkovic, K., Cox, B., Reid, K., Halgren, E. Head position in the MEG helmet affects the sensitivity to anterior sources. Neurology and Clinical Neurophysiology. , 30 (2004).
  40. Dale, A. M., Sereno, M. I. Improved localization of cortical activity by combining EEG and MEG with MRI cortical surface reconstruction: A linear approach. Journal of Cognitive Neuroscience. 5, 162-176 (1993).
  41. Dale, A. M., Fischl, B., Sereno, M. I. Cortical surface-based analysis. I. Segmentation and surface reconstruction. Neuroimage. 9 (2), 179-194 (1999).
  42. Fischl, B., Sereno, M. I., Dale, A. M. Cortical surface-based analysis. II: Inflation, flattening, and a surface-based coordinate system. Neuroimage. 9 (2), 195-207 (1999).
  43. Gramfort, A., Papadopoulo, T., Olivi, E., Clerc, M. OpenMEEG: opensource software for quasistatic bioelectromagnetics. Biomedical Engineering Online. 9, 45 (2010).
  44. Kybic, J., et al. A common formalism for the integral formulations of the forward EEG problem. IEEE Transactions on Medical Imaging. 24 (1), 12-28 (2005).
  45. Dale, A. M., et al. Dynamic statistical parametric mapping: combining fMRI and MEG for high-resolution imaging of cortical activity. Neuron. 26 (1), 55-67 (2000).
  46. Marinkovic, K. Spatiotemporal dynamics of word processing in the human cortex. The Neuroscientist. 10 (2), 142-152 (2004).
  47. Oostenveld, R., Fries, P., Maris, E., Schoffelen, J. M. FieldTrip: Open source software for advanced analysis of MEG, EEG, and invasive electrophysiological data. Computational Intelligence and Neuroscience. , 156869 (2011).
  48. Delorme, A., Makeig, S. EEGLAB: An open source toolbox for analysis of single-trial EEG dynamics. Journal of Neuroscience Methods. 134, 9-21 (2004).
  49. Gramfort, A., et al. MNE software for processing MEG and EEG data. Neuroimage. 86, 446-460 (2014).
  50. Lin, F. H., et al. Spectral spatiotemporal imaging of cortical oscillations and interactions in the human brain. Neuroimage. 23 (2), 582-595 (2004).
  51. Fischl, B., Sereno, M. I., Tootell, R. B., Dale, A. M. High-resolution intersubject averaging and a coordinate system for the cortical surface. Human Brain Mapping. 8 (4), 272-284 (1999).
  52. Maris, E., Oostenveld, R. Nonparametric statistical testing of EEG- and MEG-data. Journal of Neuroscience Methods. 164 (1), 177-190 (2007).
  53. Marinkovic, K., et al. Spatiotemporal dynamics of modality-specific and supramodal word processing. Neuron. 38 (3), 487-497 (2003).
  54. Nachev, P. Cognition and medial frontal cortex in health and disease. Current Opinion in Neurology. 19 (6), 586-592 (2006).
  55. Kennerley, S. W., Walton, M. E., Behrens, T. E., Buckley, M. J., Rushworth, M. F. Optimal decision making and the anterior cingulate cortex. Nature Neuroscience. 9 (7), 940-947 (2006).
  56. Aron, A. R., Robbins, T. W., Poldrack, R. A. Inhibition and the right inferior frontal cortex: one decade on. Trends in Cognitive Sciences. 18 (4), 177-185 (2014).
  57. Erika-Florence, M., Leech, R., Hampshire, A. A functional network perspective on response inhibition and attentional control. Nature Communications. 5, 4073 (2014).
  58. D'Esposito, M., Postle, B. R. The cognitive neuroscience of working memory. Annual Review of Psychology. 66, 115-142 (2015).
  59. Hasselmo, M. E., Stern, C. E. Theta rhythm and the encoding and retrieval of space and time. Neuroimage. 85 Pt 2, 656-666 (2014).
  60. Womelsdorf, T., Johnston, K., Vinck, M., Everling, S. Theta-activity in anterior cingulate cortex predicts task rules and their adjustments following errors. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107 (11), 5248-5253 (2010).
  61. Fries, P. A mechanism for cognitive dynamics: neuronal communication through neuronal coherence. Trends in Cognitive Sciences. 9 (10), 474-480 (2005).
  62. Canolty, R. T., et al. High gamma power is phase-locked to theta oscillations in human neocortex. Science. 313 (5793), 1626-1628 (2006).
  63. Varela, F., Lachaux, J. P., Rodriguez, E., Martinerie, J. The brainweb: phase synchronization and large-scale integration. Nature Reviews Neuroscience. 2 (4), 229-239 (2001).
  64. Hanslmayr, S., et al. The electrophysiological dynamics of interference during the Stroop task. Journal of Cognitive Neuroscience. 20 (2), 215-225 (2008).
  65. Niendam, T. A., et al. Meta-analytic evidence for a superordinate cognitive control network subserving diverse executive functions. Cognitive, Affective, & Behavioral Neuroscience. 12 (2), 241-268 (2012).
  66. Sadaghiani, S., D'Esposito, M. Functional Characterization of the Cingulo-Opercular Network in the Maintenance of Tonic Alertness. Cerebral Cortex. 25 (9), 2763-2773 (2015).
  67. Dosenbach, N. U., Fair, D. A., Cohen, A. L., Schlaggar, B. L., Petersen, S. E. A dual-networks architecture of top-down control. Trends in Cognitive Sciences. 12 (3), 99-105 (2008).
  68. Bullmore, E., Sporns, O. The economy of brain network organization. Nature Reviews Neuroscience. 13 (5), 336-349 (2012).
  69. Fornito, A., Zalesky, A., Breakspear, M. The connectomics of brain disorders. Nature Reviews Neuroscience. 16 (3), 159-172 (2015).
  70. Anderson, B. M., et al. Functional imaging of cognitive control during acute alcohol intoxication. Alcoholism: Clinical and Experimental Research. 35 (1), 156-165 (2011).
  71. Kareken, D. A., et al. Family history of alcoholism interacts with alcohol to affect brain regions involved in behavioral inhibition. Psychopharmacology (Berl). 228 (2), 335-345 (2013).
  72. Schuckit, M. A., et al. fMRI differences between subjects with low and high responses to alcohol during a stop signal task. Alcoholism: Clinical and Experimental Research. 36 (1), 130-140 (2012).
  73. Nikolaou, K., Critchley, H., Duka, T. Alcohol affects neuronal substrates of response inhibition but not of perceptual processing of stimuli signalling a stop response. PLoS One. 8 (9), e76649 (2013).
  74. Gan, G., et al. Alcohol-induced impairment of inhibitory control is linked to attenuated brain responses in right fronto-temporal cortex. Biology Psychiatry. 76 (9), 698-707 (2014).
  75. Ehlers, C. L., Wills, D. N., Havstad, J. Ethanol reduces the phase locking of neural activity in human and rodent brain. Brain Research. 1450, 67-79 (2012).
  76. Goldstein, R. Z., Volkow, N. D. Dysfunction of the prefrontal cortex in addiction: neuroimaging findings and clinical implications. Nature Reviews Neuroscience. 12 (11), 652-669 (2011).

Tags

מדעי המוח גיליון 144 מדעי המוח המוח שליטה קוגניטיבית מגנטואנצפלוגרפיה תנודות תטא synchrony נעילת פאזה עצביות אלכוהול פעילות סטרופ הדמיה עם מודאלים מרובים
שיבוש Synchrony עצביים באונה הקדמית במהלך שליטה קוגניטיבית על ידי שכרות
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Marinkovic, K., Beaton, L. E.,… More

Marinkovic, K., Beaton, L. E., Rosen, B. Q., Happer, J. P., Wagner, L. C. Disruption of Frontal Lobe Neural Synchrony During Cognitive Control by Alcohol Intoxication. J. Vis. Exp. (144), e58839, doi:10.3791/58839 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter