Waiting
Login processing...

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

Neuroscience

Ön lobu sinir senkronizasyonu bozulma bilişsel denetimi tarafından alkol zehirlenmesi sırasında

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

Bu deney beyin salınım dinamikleri ve uzun menzilli fonksiyonel senkronizasyonu bilişsel denetim nişan sırasında akut alkol zehirlenmesi bir fonksiyonu olarak incelemek için bir anatomik olarak kısıtlı magnetoencephalography (aMEG) yöntemini kullanır.

Abstract

Karar verme dağıtılmış, öncelikle ön beyin bölgeleri dinamik etkileşimler üzerinde dayanır. Fonksiyonel Manyetik rezonans görüntüleme (fMRI) çalışmalar geniş kanıt anterior singulat (ACC) ve yanal prefrontal cortices (latPFC) temel düğümleri bilişsel kontrol subserving olduğunu gösterir. Ancak, onun sınırlı zamansal çözünürlük nedeniyle fMRI doğru zamanlama ve onların sözde Interplay niteliğini yansıtacak olamaz. Bu da çalışmanın geçici kesin magnetoencephalography (MEG) sinyal dağıtılmış kaynak modellenmesi ile "beyin Filmler" şeklinde yapısal MRI için birleştirir: (1) tahmini kortikal alanlarda dahil bilişsel denetiminde ("nerede"), (2) karakterize kendi zamansal sırası ("ne zaman") ve (3) gerçek zamanlı olarak sinirsel etkileşimlerinin salınım dynamics ölçmek. Stroop girişim tarafından sürekli duyarlılık ACC ve latPFC bilişsel talepleri için takip entegrasyonu ve yanıt hazırlık sırasında çakışma algılama sırasında büyük olaya ilişkin teta (4-7 Hz) iktidarda ACC ile ilişkili idi. Bir faz kilitleme analiz arasındaki çatışma-inducing yersiz denemeler sırasında artan onların sinir senkronizasyonu teta bandında gösteren bu alanlarda co-oscillatory etkileşimler saptandı. Bu sonuçlar teta salınımlarını temel uzun menzilli eşitleme sırasında bilişsel denetimini tepeden etkileri tümleştirmek için gerekli olduğundan emin olun. MEG duyarlı fMRI aksine farmakolojik manipülasyonlar için uygun vazoaktif yapar sinirsel aktivite doğrudan, zihnimi karıştıran yansıtır. Bu da çalışmanın, sağlıklı sosyal içenlere bir konu içinde tasarımında bir ılımlı alkol dozu ve plasebo verildi. Akut zehirlenme Stroop çatışma ve dysregulated ortak salınım arasında ACC ve alkol bilişsel denetim subserving sinir senkronizasyonu için zararlı olduğunu teyit latPFC, iktidara teta zayıflatılmış. Bu eksik kendini kontrol, kompulsif içmeye katkıda neden olabilir hedefe yönelik davranış etkilemektedir. Özetle, bu yöntem bilişsel işleme sırasında gerçek zamanlı etkileşim içgörü sağlayabilir ve farmakolojik challenge için seçici duyarlılık ilgili neural ağlar arasında karakterize olabilir.

Introduction

Bu çalışmada genel amacı akut alkol zehirlenmesi beyin salınım dinamikleri ve bilişsel Denetim sırasında uzun menzilli fonksiyonel tümleştirme spatio geçici değişiklikler üzerinde etkilerini incelemektir. Yaklaşım Imaging istihdam multimodal magnetoencephalography (MEG) ve yapısal manyetik rezonans görüntüleme (MRG) yüksek zamansal hassasiyetle ve etkileşimli bir sistem düzeyinde karar verme nöral temeli içgörü sağlamak için birleştirir.

Esnek davranış değişen bağlamsal taleplerine uyum ve stratejik olarak farklı görevler ve gereksinimleri ile anlaşma bir amacı ve hedefleri arasında geçiş mümkün kılar. Otomatik yanıt-e doğru hedef ilgili ama mutat olmayan eylemleri lehine bastırmak için kapasite bilişsel denetimin temel bir yönüdür. Geniş kanıtlar ağırlıklı olarak frontal kortikal ağı, merkezi bir düğüm bu etkileşimli ağ1,2,3,4olarak anterior singulat korteks (ACC) tarafından subserved gösteriyor. ACC ve lateral frontal cortices arasında bol anatomik bağlantısı iyi tarif5,6, bilişsel denetim, yanıt seçimi sırasında bu bölgeler arasındaki iletişimi fonksiyonel özellikleri ise ve yürütme, are kötü anladım.

Son derece etkili çatışma teorisi7,8 izleme bilişsel denetim medial ve lateral prefrontal cortices arasında dinamik bir etkileşim kaynaklanmaktadır öneriyor. Bu hesap ACC rakip gösterimleri arasında çatışma izler ve yanıt denetim uygulamak ve performansı en iyi duruma getirmek için yanal prefrontal korteks (latPFC) yürütmektedir iddia. Ancak, bu hesap Öncelikle kan oksijen düzeyi bağımlı (kalın) sinyali kullanarak fonksiyonel MRI (fMRI) çalışmaları üzerinde temel alır. FMRI kalın sinyal bir mükemmel kayma eşlemesi araçtır ama onun zamansal çözünürlük sınırlı çünkü nörovasküler kaplin tarafından aracılı bölgesel hemodinamik değişiklikleri yansıtır. Sonuç olarak, kalın sinyal değişiklikleri bir çok yavaş zaman ölçeğinde (saniye cinsinden) temel sinirsel Etkinlikler (milisaniye cinsinden)9' dan açılmak. Ayrıca, kalın sinyali alkol vazoaktif etkileri10 için hassas ve doğru akut alkol zehirlenmesi çalışmaları için daha az uygun hale getirir sinirsel değişiklikler, büyüklüğü temsil etmeyebilir. Bu nedenle, medial ve lateral prefrontal cortices ve hassasiyeti için alkol zehirlenmesi sinirsel olayları geçici kesin bir biçimde kaydetmek yöntemler tarafından incelenmesine gerek arasında tahmin ediliyor etkileşimi. MEG mükemmel bir zamansal çözünürlük beri doğrudan postsinaptik akımları yansıtır. Burada istihdam anatomik olarak kısıtlı MEG (aMEG) metodoloji birleştirir multimodal bir yaklaşım ile yapısal MRI MEG sinyalinin kaynağını modelleme dağıtılmış olduğunu. Çatışma ve içecek ilgili beyin salınım değişiklikler meydana nerede ve zamansal sıra ("zaman") dahil sinirsel bileşenleri anlamak için tahmini için sağlar.

Karar verme dinamik olarak bilişsel kumanda üzerindeki artan talepleri ile başa çıkmak için nişanlandık dağıtılmış beyin bölgeleri etkileşimlerin kullanır. Olay ile ilgili değişiklikleri iki kortikal bölgeler arasında uzun menzilli senkronizasyonu tahmin etmek için bir şekilde onların ortak salınım11,12dizin olarak kaplin onların faz hesaplamak etmektir. Bu da çalışmanın temel öğreti çatışma teorisi ACC ve latPFC arasındaki co-oscillatory etkileşimler inceleyerek izleme test etmek için bir faz kilitleme analiz uygulanan. Teta aralığında (4-7 Hz) sinir salınımlarını bilişsel denetimle ilişkili olan ve yukarıdan aşağıya bilişsel işleme13,14içingerekli uzun menzilli senkronizasyonu destekleyen bir temel mekanizması olarak önerilmiştir, 15,16. Prefrontal bölgede görev zorluk bir fonksiyonu olarak oluşturulur ve önemli ölçüde akut alkol zehirlenmesi17,18,19,20tarafından zayıflatılmış.

Uzun süreli aşırı alkol alımı özellikle etkilenen21,22olmak prefrontal devresi ile bilişsel açıkları bir dizi ile ilişkilidir. Akut alkol zehirlenmesi artan zorluk, belirsizlik, ya da yanıt uyumsuzluk17,23,24neden bu koşullar altında bilişsel denetlemek için zararlı olduğunu. Karar verme etkileyen, alkol hedefe yönelik davranış ile girişime neden olabilir, zavallı kendini kontrol ve artan içme sonuçlanabilir ve ayrıca trafik ya da işle ilgili tehlikeleri25,-26,27 katkıda bulunabilir . Bu da çalışmanın, Teta bandı ve senkronizasyonu mükemmel zamansal çözünürlük ile asıl yönetim alanları arasında salınım etkinliğini ölçmek için bir aMEG yaklaşım kullanır. Teta etkinlik ve ACC ve latPFC arasında ortak salınım alkol etkileri Stroop girişim görev tarafından elde edildi çatışma bir fonksiyonu olarak incelenir. Artan bilişsel talepleri daha işlevsel senkronizasyonu ile ilişkili olan ve o alkol kaynaklı bozukluk medial ve lateral prefrontal cortices zaman uyumlu faaliyet bozuklukları bilişsel kontrol altında yatan öngörmekteyiz.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Bu Deneysel protokol insan denekler Koruma Komitesi San Diego Kaliforniya Üniversitesi tarafından onaylanmıştır.

1. insan denekler

  1. Sağlıklı sağ elini yetişkin gönüllü askere, onların rızasını elde etmek ve onları içerme/dışlama ölçütleri temel ekran.
    Not: Bu çalışmada yirmi genç, sağlıklı bireyler (demek ± standart sapma [SD] Yaş 4.4 yıl 25,3 ± =) dahil olmak üzere 8 kadın kim hayır rapor ilgili suçlar, uyuşturucu ya da alkol için tutuklanan veya tedavisinde yapılmış asla aşırıya kaçmadan, içki içen işe Kim duman ne yasadışı maddeler, kim Nöropsikiyatrik bozukluklar veya geçerli herhangi bir sağlık sorunları bir öyküsü var mı, ve kim ilaç kullanmak alkolizm ile ilgili belirtiler kısa Michigan alkolizm tarama testi28, ücretsiz ve hiç var iç ferromanyetik nesneleri veya implantları.

2. deneysel tasarım

  1. Her katılımcı üç MEG seans (bir no-içecek giriş oturumu ve alkol ve plasebo denge ağırlıklı bir şekilde yönetilir iki deneysel içecek oturum) ve bir yapısal MRI tarama dahil olmak üzere dört kez, tarama.
    Not: Bu konu içinde tasarımında, katılımcılar hem alkol hem de plasebo oturumlarına katılarak kendi denetimleri hizmet vermektedir. Bu tasarım hata farkı azaltır ve beyin anatomisi, aktivite desen ve alkol metabolizması bireysel değişkenlik etkisini en aza indirerek istatistiksel gücü artar.

3. toplama MEG inceden inceye gözden geçirmek

  1. Alışma oturumu gerçekleştirin.
    1. İlk giriş oturumu sırasında katılımcıların tıbbi geçmişini, kendi içme desenleri ve alkolizm ile ilgili belirtiler28,29, ailede şiddeti hakkında daha fazla bilgi edinmek için soru formları yönetmek alkolizm30ve kişilik özellikleri dürtüsellik31,32de dahil olmak üzere.
    2. Bir ilk kaydı 3.2, 3.3 ve 3.5 numaralı adımları aşağıda açıklanan protokol sonrası MEG tarayıcı yerine getirir. Herhangi bir içecek vermeyin. Görev açıklamak ve onunla önceden tanımaya için uygulama sürümü izin katılımcılar çalıştırın.
      Not: Deneysel duruma calıştıkları uyarılma durumu kaynaklı33böylece sonraki alkol ve bu boyut üzerinde plasebo oturumları equating, potansiyel etkileri en aza indirmek amacıyla hizmet vermektedir.
  2. Alkol/plasebo deneysel oturumları gerçekleştirin.
    Not:     yönetilen içecek dışında alkol ve plasebo oturumları sırasında aynı deneysel yordamları izleyin. Dengelemek içecek siparişi alkol içecek ilk birine yönetmek olarak yarım katılımcılar ve plasebo rasgele bir sırada diğer yarısı için.
    1. MEG laboratuvar için onların gelişinden sonra tarayıcı katılımcısı koyarak ve olası mıknatıslanma kanallarda kontrol kısa test tarayın. Onların ağırlık ölçmek. Onları bir elektronik breathalyzer ile ekran. Onları alkol 48 h ve 3 h önce deneme için gıda çekimser gerekliliklere uyum hakkında sorgu.
    2. Tüm katılımcıların bir çoklu ilaç test panel için idrar numuneleri toplamak ve olanlar hapta herhangi bir pozitif test hariç. Ayrıca, onay kadın katılımcılar ile bir idrar hamilelik için test ve test pozitif veya onlar hamile olabileceğini şüpheli olanlar hariç.
    3. Kendi anlık duyguları ve Birleşik oranı artan bacak (~ 15 üzerinde - içme önce bir standart ölçek34 ve deney sırasında iki ek vesilelerle için soran katılımcılar tarafından alkol öznel etkileri dinamik değişiklikleri değerlendirme içecek tüketen sonra min) kayıt MEG sonra nefes alkol konsantrasyonu eğrisi (BrAC), azalan kalabilmektir.
    4. Stroop görevin bir uygulama çalışması katılımcıların kayıt önce görev açısından uyarıcı sunu yazılımı ile bir laptop yönetmek.
      Not: Stroop görev bu sürümü okuma ve renk (Şekil 1) adlandırma birleştirir. Uyumlu koşulu eşleşen yazı tipi rengi (yani, kelime "yeşil" yeşil yazdırılır) yazdırılır renk kelime (yani, kırmızı, yeşil, mavi, sarı) oluşur. Uyumsuz durumda renk kelime anlamlarını (yani, kelime "yeşil" sarı renkte yazdırılır) eşleşmiyor renkte yazdırılır. Dört yönlü düğmenin her ne zaman bir kelime renkli, veya, bir kelime kelime18,23anlamını karşılık gelen bir düğmeye basarak gri, yazıldığında yazılır için yazı tipi rengi karşılık gelen basın katılımcılara sor.
  3. MEG/EEG kaydı hazırlamak.
    Not:     MEG veri toplama ayrıntılarını önceki yayınları35,36,37tarif edilmiştir.
    1. EEG kap veya bireysel EEG elektrotlar katılımcı başına getirin ve tüm impedances 5 kΩ altında olduğundan emin olun.
    2. Pozisyonu göstergesi (HPI) bobinleri iki tarafında alın ve her kulak arkasına takın.
      Not: Bu Neuromag sistemleri için belirli bir adımdır.
    3. Nasion de dahil olmak üzere indirgeme puan ve iki preauricular nokta, konumlarını HPI bobinleri, EEG elektrotlar, dijital ortama ve çok sayıda ek puan (~ 200) kafa şekli operasyona elde edilir. Anatomik MRI görüntüleri (Şekil 2) ile Co-kayıt için bu bilgileri kullanın.
  4. İçecek yönetmek.
    1. Her katılımcının cinsiyet ve ağırlık (0,60 g/kg alkol erkekler, kadınlar için 0.55 g/kg alkol için), dayalı soğutulmuş portakal suyu (% 25 v/v), prim kalite votka karışımı ile alkol içecek hazırlamak bir BrAC %0.0638hedefleme. Portakal suyu aynı hacmi bardaklarda bir plasebo içecek gibi votka ile örnek aldım jantlar ile hizmet vermektedir. Yaklaşık 10 dakika içinde içecek tüketmeye katılımcı sormak.
    2. Katılımcıların BrAC ile ~ 15 dk sonra içme ve sonra her 5 dk kayıt odası girinceye başlatarak breathalyzer bakın. Elektronik cihazlar korumalı odada kullanılamaz beri tükürük doymuş ve bir okuma sağlar bir kabın eklenmiş bir pamuklu çubukla oluşan bir tükürük alkol testi kullanabilirsiniz.
  5. MEG/EEG verisini almak.
    1. Tarayıcı konforlu katılımcısı getirin. Prefrontal etkinlik özel ilgi olduğu için böylece seçtiğin bu kullanıcı başına kask üst dokunuyor ve ön hizalanır katılımcı konumlandırıldığından emin olun.
      Not: Sensörler ve beyin kaynakları39arasındaki mesafe küp ile manyetik alan degradeler azaltmak çünkü baş pozisyonu aktivite tahminler önemli şekilde etkileyebilir.
    2. Tarayıcı üzerindeki ilgili girişleri HPI bobinleri ve tüm elektrotları bağlayın. Düğmeleri rahat basılabilir yanıt yastıkları konumlandırın. Yazı tipi katılımcı önünde projeksiyon ekranında açıkça okunabilir olduğunu tespit.
    3. Konsol odasına geri, interkom düzgün çalışıp çalışmadığını denetleyin. Yanıp sönen simge durumuna küçültmek için katılımcı hatırlatmak ve kafa hareket dahil olmak üzere hareketleri önlemek için konuşarak neden oldu. Katılımcıdan yanıt düğmeleri yerine basarak sorulara yanıt isteyin.
    4. Tüm yanıt ve uyarıcı Tetikleyiciler doğru şekilde kaydedilir kontrol edin. Eserler tüm kanallarda incelemek ve tarayıcı baş konumu ölçmek.
    5. Veri toplama başlangıç ve görev başlar. Sonları gözleri dinlenmek için her ~2.5 min vermek. Görev tamamlandıktan sonra verileri kaydetmek ve katılımcının kayıt odası dışarı kadar eşlik edin.
    6. Katılımcı tarayıcı çıkıldığı zaman yaklaşık iki dakika boş oda enstrümantal gürültü bir ölçüsü olarak veri elde.
    7. Katılımcı görev zorluk, nasıl sarhoş, yanı sıra kendi anlık ruh ve duygu34hissettiler imbibed içecek içerik algılanan oranı için sor.

4. satın alma ve yapısal MRI kortikal inşası görüntü

  1. Her katılımcı için yüksek çözünürlüklü bir anatomik MRI tarama alın ve her katılımcının kortikal yüzeyi FreeSurfer yazılım40,41,42ile yeniden.
  2. Parçalı yapı MRI görüntüleri elde edilen iç kafatası yüzey sınır eleman manken her bireyin beyin anatomisi43 ile tutarlıdır ileriye doğru çözüm için bir model sağlamak için kullanılan birim iletkenin oluşturmak için kullanın , 44.

5. MEG veri analizi

Not: Her katılımcının yeniden oluşturulan kortikal yüzeyi kaynak tahminleri kortikal şerit40,45,46sınırlamak için kullandığı anatomik olarak kısıtlı MEG yaklaşımı ile çözümleyebilirsiniz. Analiz akışı düzenleyeceği47, EEGLab48ve MEB49dahil kamuya paketler bağımlılıkları olan özel işlevleri üzerinde dayanır.

  1. Veri ön işleme sırasında keyfi bant geçiren filtre kullanmak (örneğin, 0.1 - 100 Hz) ve dönem veri aralıkları her ucunda doldurma dahil bölümler halinde uyarana başlangıçlı ile ilgili olarak (örneğin,-600 -300 800 ms sonra kapsayan ilgi bir zaman aralığı için 1100 MS kaldırma doldurma).
  2. Gürültülü ve düz kanal hem görsel denetim tarafından eserler içeren ve eşik tabanlı ret kullanarak denemeler kaldırın. Bağımsız bileşen analizi48 eyeblink ve kalp atışı eserler kaldırmak için kullanın. Yanlış Yanıt ile denemeler ortadan kaldırmak.
  3. Morlet dalgacık (Şekil 3)47 1 Hz teta frekans bandı (4-7 Hz) artışla her deneme için karmaşık güç spektrumu hesaplamak için geçerlidir. Herhangi bir ek eserler kaldırın. Boş oda verilerden gürültü Kovaryans hesaplamak.
  4. MEG veri üç boyutlu (3D) baş sayısallaştırma bilgi (Şekil 2) kullanarak MRI görüntüleri ile birlikte kayıt.
    1. MRIlab modülü açın.
    2. Dosyayı seçin | Açık | İlgilinin yapısal MRI seçin.
    3. Dosyayı seçin | Alma | Isotrak veri | ham data.fif dosyayı seçin | Yapmak puan.
    4. Windows seçin | Simge yapılar | İndirgeme işaretlerini ayarlamak kadar MEG veri ve MRI Co-kayıt kabul edilebilir.
    5. Dosyayı seçin | Kaydetmek.
  5. Teta kaynak güç ve fazlı bir spektral dinamik istatistiksel eşleştirme yaklaşım18,50ile gürültü-hassasiyet normalleştirilmiş tahminleri hesaplamak. Yüzde değişim sinyali olarak olaya ilişkin teta kaynak güç hızlı temel göre.
  6. Grup ortalamalar olaya ilişkin teta kaynak güç her katılımcının tahminleri bir ortalama kortikal temsil51üzerine geçişin tarafından oluşturun.
  7. Kaynak tahminleri sulcal tahminleri (Şekil 4) görünürlüğünü artırmak için şişirilmiş bir ortalama yüzey üzerinde görselleştirin.
    1. MEB yazılımını açın.
    2. Dosyayı seçin | Yük yüzey | Yük şişirilmiş grup-ortalama FreeSurfer kortikal yüzeyi.
    3. Dosyayı seçin | Bindirmeleri yönetmek | STC yüklemek | Yük veri grubu ortalama olarak | Kullanılabilir bindirmelerini Select yüklenen dosyadan.
    4. Seçme yerleşimi türü olarak diğer.
    5. Renk ölçeği eşik ayarlamak | Göstermek.
    6. Beyin filmleri görmek ve alanları ve en yüksek etkinleştirme tarafından karakterize zaman pencereleri tanımlayarak spatio-temporal işlem aşamaları inceleyin.
  8. Genel Grup ortalama tahminleri en önemli kaynak güç ile kortikal konumları dahil temel ilgi (ROIs) tarafsız bölge oluşturun. Her konu, durumu ve ROI (Şekil 5) için zaman kursları hesaplayın.
  9. Elde edilen theta kaynak güç tahminleri istatistiksel analiz için gönderin.
    1. Zaman pencereleri ilgi her yatırım getirisi zaman dersten ayıklamak ve varyans analizi (ANOVA) içecek (alkol, plasebo) ve deneme türünde (congruous, uyumsuz) konu faktörler içinde gerçekleştirin. Bir küme tabanlı parametrik olmayan permütasyon test52 içecek ve koşul karşılaştırmalar olaya ilişkin teta güç de kadar faz kilitleme değerleri (PLV) olarak incelemek için kullanın.
  10. Görevle ilgili değişiklikleri ana etkinleştirme foci ACC içinde ve latPFC arasında uzun menzilli eşitleme PLV12hesaplayarak tahmin ediyoruz. Yüzde göre temel değiştikçe PLV hızlı.
    Not: Bu hangi onlar belirli bir frekansta ve gerçek zamanlı (Film 1) ortak salınım ölçüde ölçer gibi PLV denemeler arasında iki ROIs arasındaki faz açısı tutarlılığını bir göstergesidir.
  11. Yatırım getirisi MEG aktivite tahminler, endeksleri davranış performans ve gözlemlenen sonuçları yorumlanması bilgilendirmek için soru formu puanları arasındaki korelasyon hesaplayın.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Davranışsal sonuçlar Stroop görev başarıyla yanıt girişim doğruluğu en düşük olduğu ve bu yersiz denemeler (Şekil 6) tarihinde en uzun yanıt süreleri manipüle olduğunu gösterir. Alkol zehirlenmesi doğruluk indirdi ama tepki süreleri18etkilemedi.

Bu tür bir görev bilişsel fonksiyonların genel kabul gören modelleri ile anlaşma genel teta frekans bandı aMEG yaklaşımla ortaya faaliyete spatio-temporal sırasıdır. Beyin filmler (Movie 2) gösterildiği, görsel korteksin yaklaşık 100 ms uyarıcı başlangıçlı, öncelikle ön cortices bilişsel entegrasyon aşamaları sırasında yürütmektedir bir posterior anterior harekete geçirmek desen ardından sonra aktif hale ~ 300 Bayan ACC yersiz (INC) özellikle hassas sonra yüksek-çatışma denemeler, onun nişan sırasında gösteren izleme çakışıyor. ACC teta salınımlarını asıl jeneratör bilişsel denetim sondalama görevleri sırasında ama latPFC da entegrasyon aşamasında etkin 350-600 Bayan motor korteks aktivasyonu ~ 600 ms sonra yanıt hazırlık sırasında görünür Sahne (film 2B). Olaya ilişkin teta hassasiyeti için çakışma talepleri (Şekil 5), özellikle prefrontal korteks13,17,19,20ile tutarlı INC mahkemelere, en büyük güçtür. Teta güç akut alkol zehirlenmesi tarafından genel azalır. Ancak, congruous (ikili) denemeler için karşılaştırıldığında, alkol teta gücüyle INC (yüksek çatışma) çalışmalarda ACC ve latPFC18seçmeli olarak azalır.

Bu da çalışmanın sonuçları Kovacevic ve ark.18 Stroop girişim bilişsel denetimi ağ7, hakim bir hesap ışığında işlenmesi sırasında bu alanları arasındaki dinamik etkileşimler üzerinde odaklanarak genişletir 8. zamanlama, derecesi ve bu iki prensip olarak meşgul kortikal alanlarda arasındaki etkileşimler doğasını daha iyi anlamak için PLVs her içecek ve görev durumu için ve her katılımcı için hesaplanmıştır. Bir grup ortalama Şekil 7' de gösterildiği gibi ortak salınım ACC ve latPFC arasında bir uyarıcı sahne işleme sırasında ortak salınım genel olarak erken bir artış ile zaman içinde değişir. Plasebo altında bu tarafından sürekli bir artış ~ 400 ms sonra yersiz mahkemelere entegrasyon ve yanıt hazırlık aşamasında takip ediyor. Böylece, medial ve lateral prefrontal cortices arasında eşitlenmiş ortak salınım yanıt çatışma F(1,19) çağrıştıran sadece daha zor, Inc mahkemelere gözlenir 5.5, p < 0,05 =. Bu kanıt ACC ve latPFC işlevsel olarak gerçek zamanlı olarak bilişsel denetim mahfaza etkileşim teklif destekler. Buna karşılık, akut alkol zehirlenmesi önemli ölçüde dysregulates içecek etkileşim, F(1,19) x bir koşulu oluşturan ortak salınım 5.1, p < 0,05, içinde uyumsuz denemeler özellikle etkilendi alkol F = (1,19) = 8.8, p < 0,01 (Şekil 7). Bu alkol kaynaklı bozukluklar inhibitör kontrol altında yatan ve prefrontal korteks tepeden düzenleyici fonksiyonları güvenlik açığı akut zehirlenme için gösterir.

Figure 1
Resim 1 : Stroop görev birleştiren renk adlandırma ve okuma. Her üç koşul doğru yanıt renk ile birlikte bir deneme örnek sunulmaktadır. Yanıt çakışma nedeniyle kelime anlamı müdahalelerden yersiz denemeler (INC) yollar temin ederken congruous durumda (ikili), yazı tipi rengi kelime anlamı ile tutarlı değil. Katılımcılar (CONG, Inc) renkte kelimeler yazıldığında yazı tipi rengi için karşılık gelen bir düğmeye basın ve gri renkte yazılır zaman kelime anlamı (okuma) yanıt vermek için talimat verdi. Denemeler için 300 ms sundu ve 1700 Bayan deneme türleri randomize bir sıraya göre sunulur için bir fiksasyon ekran tarafından yerini aldı. Belirli bu sürümde CONG ve INC koşulları equiprobable ve %16.7 denemeler her 576 denemeler toplam dışarı olarak sunuldu. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 2
Resim 2 : Co-kayıt MEG ve Mr'ı. Sayısallaştırılmış noktaları kayıt MEG sırasında toplanan kafa arasında anatomik MRI görüntüleri ile Co-kayıt için kullanılır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 3
Şekil 3 : Morlet dalgacık. Morlet dalgacık teta band frekans (4-7 Hz) 1 Hz frekans artışla her deneme için karmaşık güç spektrumu hesaplamak için kullanılır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 4
Şekil 4 : Kortikal imar ve enflasyon. Bireysel kortikal yüzeyi yeniden ve tahmini kaynak güç sınırlamak için kullanılır. Burada gösterilen kaynakları görünürlüğünü artırmak için şişirilmiş bir ortalama kortikal yüzeyi için kortikal sulci tahmin edilmektedir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 5
Şekil 5 : Grup-ortalama zaman içerisinde olaya ilişkin teta kaynak güç tahminler seçilen bölgelerde ilgi. Anterior singulat korteks (ACC; congruous (ikili) uyaranlara kıyasla olaya ilişkin teta güç elde edildi bir uyumsuz (INC) çekim gücü arttı F (1,19) 34.1, p < 0,0001 =) yanı sıra yanal prefrontal korteks (latPFC; F (1,19) 11,0, p < 0,01 =), INC iktidara teta alkol zehirlenmesi tarafından zayıflatılmış gibi 480-670 Bayan çatışma sırasında işleme alkol zehirlenmesi için özellikle duyarlıdır (F(1,19) 9,9, p < 0,01 =). Y ekseni gürültü normalleştirilmiş olaya ilişkin teta temel düzeltilmiş kaynak güç gösteriyor. Bu rakam Kovacevic ve ark.18değiştirildi. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 6
Şekil 6 : Stroop görevde davranışsal sonuçlar. Stroop girişim azalmış doğruluğu ve yersiz (INC) denemeler uzun yanıt süreleri yansıdı. Alkol zehirlenmesi (Alc) plasebo (Taba) göre doğruluk Engelli ama tepki süreleri etkilemedi. Hata çubukları ortalama standart hatası bitişini işaret eder. Bu rakam Kovacevic ve ark. değiştirildi 18. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 7
Şekil 7 : Grup-ortalama zaman içerisinde teta bandında faz kilitleme değerleri (PLVs). Co-oscillatory senkronizasyonu anterior singulat korteks (ACC) ve yanal prefrontal korteks (latPFC) yüzde plasebo (solda) ve alkol (sağda) koşulları için taban çizgisinden değiştikçe ifade teta bandında arasında. PLVs erken bir artış bir uyarıcı sahne (400-600 ms), ortak salınım sürekli bir artış işleme sırasında takip congruous (ikili) yollar altında plasebo ile karşılaştırıldığında yüksek bilişsel kontrol tepki olarak uyumsuz (INC) yollar üzerinde görülmektedir, F (1,19) 5.5, p < 0,05 =. Akut alkol zehirlenmesi seçerek dysregulated INC denemeler, F(1,19) üzerinde ortak salınım 8.8, p < 0,01 =. Aktivasyon haritalar (gömme) ACC ve latPFC tanınmış olan aykırılık etkisi (INC-CONG), göster. Renk ölçeği temel düzeltilmiş kaynak güç tahminleri vasıl 480 Bayan uyarıcı başlangıçlı, Inc denemeler CONG denemeler için karşılaştırıldığında daha güçlü teta iktidara gösteren kırmızı (etkinlik > 0,2) sarı (etkinlik > 0.3) sonra gösterir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Movie 1
Film 1: ortak salınım. Faz kilitleme değerleri teta frekans aralığı (4-7 Hz) arasında anterior singulat korteks (ACC) ve yanal prefrontal korteks (latPFC) arasındaki faz farkı tutarlılığını duyarlıdır eşitleme bir ölçüsü olarak hesaplanmıştır Bu iki ROIs onların teta güç genlik ne olursa olsun. Bu film indirmek için buraya tıklayınız.

Movie 2
Movie 2: beyin filmler. Teta güç ve onların harekete geçirmek zamansal sırasını yanıt Stroop girişim olarak üreten asıl kortikal alanlarda tahmini için MRG sağlar yapısal ile birlikte MEG sinyal kaynağı modellenmesi dağıtılmış. (A)ardından erken duyusal işleme, anterior singulat korteks (ACC) seçmeli olarak görüntülendiðinde yersiz, yüksek-çatışma denemeler tarafından ~ 350 Bayan (B) sonra ACC teta salınımlarını asıl jeneratör sondalama görevleri sırasında ise bilişsel denetim, yanal prefrontal korteks (latPFC) entegrasyon aşamasında da nişanlı 350-600 Bayan motor korteks aktivasyonu sırasında yanıt hazırlık ~ 600 ms sonra görülmektedir. Renk ölçeğinde fark temel düzeltilmiş kaynak güç tahminleri, hemen harekete geçirmek 0,79 büyük gösteren kırmızı renk ile gösterir (0,57 yanal) ve sarı hemen harekete geçirmek 0,9 büyük gösterir (0,8 yanal). Unutmayın ki bu iki film ile ilgili ACC ve latPFC, sırasıyla unfolding zaman kursları ile birlikte gösterilmesi gerekir. Bu film indirmek için buraya tıklayınız.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Bu çalışmada kullanılan yöntem Imaging multimodal geçici kesin MEG sinyal ters tahminleri her katılımcının yapısal Mr türetilmiş mekansal kısıtlamalar ile birlikte dağıtılmış kaynak modellenmesi oluşmaktadır. AMEG yaklaşım salınım dynamics spatio-temporal aşamaları ve bilişsel denetim subserving uzun menzilli entegrasyonu sağlamak için bu tekniklerin güçlü birleştirir. Bu yöntem gibi diğer görüntüleme teknikleri daha daha yüksek zamansal kesinlik sağlar saniye dolaylı hassasiyeti nörovasküler9kaplin yoluyla sinirsel değişiklikler nedeniyle büyüklüğü fMRI kalın zamansal çözünürlüğünü oluyor. Buna karşılık, MEG sinyal milisaniyesini duyarlık da çalışmanın tarafından gösterildiği gibi nöral işleme aşamalarında, soruşturma için izin verir. AMEG modeli MEG sinyal dağıtılmış kaynakları varsayar, kortikal yüzeye45,53aktivite tahminler için yapısal MRI görüntüleri yeniden, mekansal kısıtlamalar sağlar. Bu kayma tahminler sadece yerel etkinleştirme ama uzun mesafe iletişim faz kilitleme16,20şeklinde bir etkileşimli ağ düzeyinde araştırmak için kullanılabilir. Ayrıca, aMEG yaklaşım fMRI kalın sinyal farmakolojik manipülasyonlar alkol gibi vazoaktif etkileri tarafından şaşırmış ve olmayabilir farmakolojik Manipülasyon sinir fonksiyonları üzerine etkilerini araştıran için son derece uygundur Sinirsel değişiklikler10büyüklüğü doğru bir şekilde yansıtmak.

Yüksek hassasiyet dakika sinirsel için bu yöntemin de sinirsel gürültü çeşitli eserler algılanabilir ve dikkatle ham sinyalini kaldırıldı yüzden kas hareketleri veya göz yanıp söner, dahil olmak üzere hassas anlamına gelir değiştirir. Ayrıca, pozisyonu aktivite tahminler manyetik alan degradeler39sensör duyarlılık nedeniyle üzerinde önemli etkileri olabilir. Subcortical yapıları elde edildi etkinliği tahmini bu yüzden aMEG modeli varsayımlarını göz önüne alındığında, kaynak tahminleri için kortikal yüzey45,46, sınırlı.

Daha önce yayımlanmış sonuçları18üzerinde bağlı olarak, bu da çalışmanın olaya ilişkin teta (4-7 Hz) güç değişiklikler Stroop kaynaklı çatışma sırasında akut alkol zehirlenmesi sağlıklı sosyal içenlere içinde bir fonksiyonu olarak resimli. Şekil 5' te gösterildiği gibi teta güç differentially bilişsel talepleri Stroop görev koşulları tarafından dayatılan duyarlıdır. Aykırılık bilişsel denetim prestimulus satır taban çizgisine göre prefrontal korteks büyük teta iktidarda yansıtıldığı gibi ilgi çekici içinde özellikle etkilidir. Anapara teta salınım jeneratörü hem erken ve geç aşamaları18işleme sırasında yanıt çatışmaya duyarlıdır ACC edilmektedir. Bu bulgular önemli hesapları7,8ile uyum içinde çakışma izleme ACC rolü destekler. Böylece, aMEG yöntemi ACC sürekli nişan bilişsel kumanda üzerindeki yüksek yük heybetli denemeler sırasında geçici duyarlı görmemizi sağlamıştır. ACC ve dağıtılmış beyin bölgeleri5,6arasında geniş anatomik bağlantıları ile birlikte, bu kanıt çok yönlü rolüne öz-denetim olarak doğruluyor. Bu görünümü, ACC bir anahtar hedefleri ve bağlamsal ve motivasyon kısıtlamaları54,55niyet hizalayarak bilişsel denetim subserves neurofunctional sistemi merkezidir. Inferolateral prefrontal korteks, özellikle üstünde belgili tanımlık doğru başka bir önemli prepotent yanıt, dikkatte kontrol ve çalışma belleğinde görev temsilcilikleri güncelleştirme hizmet inhibisyonu ile ilişkili olduğu düşünülmektedir bu sistem içinde yeridir 56 , 57 , 58.

Teta titreşimler sinir tümleştirme bilişsel ve duyuşsal13,16,59,60işleme için gerekli aracılık kurulmuştur. Sinirsel iletişim böylece yerel işleme61,62arabuluculuk iç içe hızlı ritimleri ile uzak nöronal topluluklar teta bandında eşitlenmiş uyarılabilirlik üzerinde güveniyor olabilir. PLVs kortikal alanlarda arasındaki faz tutarlılığı yansıtmak ve yaygın olarak ne zaman onlar63ortak salınım iki alanda etkileşim içinde olduğunu kabul edilir gibi onların salınım senkronizasyonu tahmin etmek için kullanılır. Nitekim, PLV geçici artışlar bu aralıkların zaman uyumlu etkileşim12,20gerektiren beklenir sinirsel aktivite gözlenir. Bu da çalışmanın önceki kanıtlar onaylar ve ACC ve latPFC için tahmini kaynaklar arasındaki işlevsel eşitleme spatio-temporal arıtma ekler. Önceki raporlar64ile tutarlı, mevcut sonuçları PLVs artmış ve Stroop görev yersiz denemeler üzerinde sürekli gösterir. Aşama eşitlemesi arasında bu iki alana yüksek zamansal hassasiyetle miktarının tarafından bu bulgular hesap izleme çakışma genişletmek ve onların etkileşim ~ 350 ms yersiz denemeler üzerinde sonra özellikle önemli olduğunu gösterir. Bu bilişsel entegrasyon aşamasında medial ve lateral prefrontal cortices dikkat, yanıt inhibisyonu ve çalışma belleğinde talepleri heybetli daha zor görev koşulları sırasında davranışsal performans desteklemek için etkileşim olasılığı yüksektir. Bu kortikal alanlarda tepeden bilişsel denetim65,66, destekleyen bir dinamik, etkileşimli cingulo opercular ağı oluşturmak kapsamlı kanıtlardan fMRI tabanlı fonksiyonel bağlantı çalışmaları gösterir 67. daha geniş, beyin adaptif ve tutarlı bir şekilde dağıtılmış neurofunctional sistemleri68,69esnek ve dinamik eşitleme ile çevre isteklerine yanıt en iyi duruma getirir.

Mevcut çalışmada kullanılan anatomik olarak kısıtlı MEG yaklaşım tamamlayıcı görüntüleme yöntemleri bir arada dayanır. Sinirsel aktivite spatio-zamansal sırasını karakterize olabilir ve uzun menzilli etkileşimleri önemli dinamiği içgörü tepeden etkileri bilişsel denetim nişan sırasında tümleştirmek için sağlar. MEG sinyal sinaptik akımları doğrudan, yüksek zamansal hassasiyetle co-oscillatory etkileşim içinde ve ve neurofunctional sistemleri hakkında hipotezler test etmek için izin veren yansıtır. Ayrıca, bu yöntem için vazoaktif duyarlı olmadığından farmakolojik manipülasyonlar zihnimi karıştıran için uygundur. Bu laboratuvar ve diğer araştırma prefrontally-aracılı bilişsel kontrol fonksiyonları alkol zehirlenmesi17,18,19,20,23 özellikle savunmasız olduğunu gösterir ,24,70,71,72,73,74. Çalışmada akut alkol zehirlenmesi yanıt çatışma subserving prefrontal alanlarda etkinlik azalır gösterir. Ayrıca, alkol Engelli veya uyumsuz bir yanıt bastırma altında yatan senkronize eş salınımlarını20,75 bozar. Sonuç olarak, bireylerin sergi eksik kendini kontrol kompulsif içme ve alkol bağımlılığı25,26,76gelişimi için hangi katkıda bulunabilir disinhibisyonu kaynaklanan sarhoş. Özetle, zaman uyumlu ortak salınım tahminleri tarafından belirli bir bilişsel talep yapan sinir sistemlerinin gerçek zamanlı etkileşim aydınlatmak ve gerçekçi bir beyin tabanlı modeli bilgilendirebilir. Onlar alkol challenge için seçici duyarlılık ağlar arasında karakterize ve farmakolojik etkileri bireysel açığının biyolojik olarak hizmet vermektedir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarlar ifşa gerek yok.

Acknowledgments

Bu eser Ulusal Sağlık Enstitüleri tarafından (R01-AA016624) desteklemiştir. Onun önemli katkıları için Dr Sanja Kovacevic için sana şükrediyoruz.

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

Neuroscience sayı: 144 nörolojik beyin bilişsel kontrolü magnetoencephalography teta titreşimler faz kilitleme sinir senkronizasyonu alkol Stroop görev multimodal görüntüleme
Ön lobu sinir senkronizasyonu bozulma bilişsel denetimi tarafından alkol zehirlenmesi sırasında
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