Ogólnym celem tego badania jest zbadanie wpływu ostrego zatrucia alkoholem na czasoprzestrzenne zmiany w dynamice oscylacji mózgu i długodystansowej integracji funkcjonalnej podczas kontroli poznawczej. Zastosowane podejście do obrazowania multimodalnego łączy magnetoencefalografię (MEG) i obrazowanie metodą strukturalnego rezonansu magnetycznego (MRI), aby zapewnić wgląd w neuronalne podstawy podejmowania decyzji z wysoką precyzją czasową i na poziomie systemu interaktywnego.

Elastyczne zachowanie umożliwia dostosowanie się do zmieniających się wymagań kontekstowych i strategiczne przełączanie się między różnymi zadaniami i wymaganiami zgodnie z własnymi intencjami i celami. Zdolność do tłumienia automatycznych reakcji na rzecz działań istotnych dla celu, ale nienawykowych, jest istotnym aspektem kontroli poznawczej. Obszerne dowody sugerują, że jest ona obsługiwana głównie przez sieć kory czołowej, z przednią korą obręczy (ACC) jako centralnym węzłem w tej interaktywnej sieci¹^,²^,³^,⁴. Podczas gdy liczne połączenia anatomiczne między ACC a boczną korą czołową są dobrze opisane⁵^,⁶, funkcjonalne cechy komunikacji między tymi regionami podczas kontroli poznawczej, selekcji odpowiedzi i wykonywania są słabo poznane.

Wysoce wpływowa teoria monitorowania konfliktów⁷^,⁸ proponuje, że kontrola poznawcza wynika z dynamicznej interakcji między przyśrodkową i boczną korą przedczołową. To konto twierdzi, że ACC monitoruje konflikt między konkurującymi reprezentacjami i angażuje boczną korę przedczołową (latPFC) w celu wdrożenia kontroli odpowiedzi i optymalizacji wydajności. Jednak to wyjaśnienie opiera się przede wszystkim na badaniach funkcjonalnego MRI (fMRI) wykorzystujących sygnał zależny od poziomu natlenienia krwi (BOLD). Sygnał fMRI-BOLD jest doskonałym narzędziem do mapowania przestrzennego, ale jego rozdzielczość czasowa jest ograniczona, ponieważ odzwierciedla regionalne zmiany hemodynamiczne, w których pośredniczy sprzężenie nerwowo-naczyniowe. W rezultacie, zmiany sygnału BOLD rozwijają się w znacznie wolniejszej skali czasowej (w sekundach) niż leżące u ich podstaw zdarzenia neuronowe (w milisekundach)⁹. Co więcej, sygnał BOLD jest wrażliwy na wazoaktywne działanie alkoholu¹⁰ i może nie odzwierciedlać dokładnie wielkości zmian neuronalnych, co czyni go mniej odpowiednim do badań nad ostrym zatruciem alkoholem. W związku z tym przypuszczalne wzajemne oddziaływanie między przyśrodkową i boczną korą przedczołową oraz jej wrażliwość na zatrucie alkoholowe muszą być badane za pomocą metod, które rejestrują zdarzenia neuronalne w sposób czasowo precyzyjny. MEG ma doskonałą rozdzielczość czasową, ponieważ bezpośrednio odzwierciedla prądy postsynaptyczne. Zastosowana tu metodologia MEG z ograniczeniami anatomicznymi (aMEG) jest podejściem multimodalnym, które łączy rozproszone modelowanie źródła sygnału MEG ze strukturalnym rezonansem magnetycznym. Pozwala to na oszacowanie, gdzie zachodzą zmiany oscylacyjne mózgu związane z konfliktami i napojami oraz na zrozumienie sekwencji czasowej ("kiedy") zaangażowanych komponentów neuronalnych.

Podejmowanie decyzji opiera się na interakcjach rozproszonych obszarów mózgu, które są dynamicznie zaangażowane, aby poradzić sobie ze zwiększonym wymaganiem kontroli poznawczej. Jednym ze sposobów oszacowania związanych ze zdarzeniami zmian w synchronizacji dalekiego zasięgu między dwoma obszarami kory mózgowej jest obliczenie ich sprzężenia fazowego jako indeksu ich kooscylacji¹¹^,¹². W niniejszym badaniu zastosowano analizę synchronizacji fazowej w celu przetestowania podstawowych założeń teorii monitorowania konfliktów poprzez zbadanie interakcji kooscylacyjnych między ACC i latPFC. Oscylacje neuronalne w zakresie theta (4 - 7 Hz) są związane z kontrolą poznawczą i zostały zaproponowane jako podstawowy mechanizm wspierający synchronizację dalekiego zasięgu potrzebną do przetwarzania poznawczego od góry do dołu¹³^,¹⁴^,¹⁵^,¹⁶. Są one generowane w obszarach przedczołowych w funkcji trudności zadania i są znacznie osłabione przez ostre zatrucie alkoholem¹⁷^,¹⁸^,¹⁹^,²⁰.

Długotrwałe nadmierne spożycie alkoholu wiąże się z szeregiem deficytów poznawczych, przy czym obwody przedczołowe są szczególnie dotknięte²¹^,²². Ostre zatrucie alkoholem jest szkodliwe dla kontroli poznawczej w warunkach zwiększonej trudności, niejednoznaczności lub tych, które wywołują niezgodność odpowiedzi¹⁷^,²³^,²⁴. Wpływając na podejmowanie decyzji, alkohol może zakłócać zachowanie ukierunkowane na cel, może skutkować słabą samokontrolą i zwiększonym piciem, a także może przyczyniać się do zagrożeń związanych z ruchem drogowym lub pracą²⁵^,²⁶^,²⁷. W niniejszym badaniu wykorzystano podejście aMEG do pomiaru aktywności oscylacyjnej w paśmie theta i synchronizacji między głównymi obszarami wykonawczymi z doskonałą rozdzielczością czasową. Wpływ alkoholu na aktywność theta i kooscylacje między ACC i latPFC jest badany jako funkcja konfliktu wywołanego przez zadanie interferencji Stroopa. Stawiamy hipotezę, że zwiększone wymagania poznawcze są związane z większą synchronizacją funkcjonalną i że wywołane alkoholem rozregulowanie synchronicznej aktywności przyśrodkowej i bocznej kory przedczołowej leży u podstaw upośledzenia kontroli poznawczej.

Zaburzenie synchronizacji neuronalnej płata czołowego podczas kontroli poznawczej przez zatrucie alkoholem