शराब नशा द्वारा संज्ञानात्मक नियंत्रण के दौरान ललाट पालि तंत्रिका Synchrony के विघटन

Neuroscience

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Summary

यह प्रयोग तीव्र शराब नशा के एक समारोह के रूप में संज्ञानात्मक नियंत्रण की सगाई के दौरान मस्तिष्क थरथरानवाला गतिशीलता और लंबी दूरी की कार्यात्मक synchrony की जांच करने के लिए एक anatomically-विवश magnetoencephalography (aMEG) विधि का उपयोग करता है ।

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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).

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Abstract

निर्णय लेने के गतिशील बातचीत पर निर्भर करता है वितरित की, मुख्य रूप से ललाट मस्तिष्क क्षेत्रों । कार्यात्मक चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (fMRI) अध्ययनों से व्यापक सबूत इंगित करता है कि पूर्वकाल सिंगुलेट (एसीसी) और पार्श्व आकडे cortices (latPFC) संज्ञानात्मक नियंत्रण के सेवारत आवश्यक नोड्स हैं. हालांकि, अपने सीमित लौकिक संकल्प की वजह से, fMRI सही समय और उनके माना की प्रकृति को प्रतिबिंबित नहीं कर सकता । वर्तमान अध्ययन "ब्रेन मूवीज" के रूप में संरचनात्मक एमआरआई के साथ अस्थायी सटीक magnetoencephalography (मेग) संकेत के वितरित स्रोत मॉडलिंग को जोड़ती है: (1) cortical संज्ञानात्मक नियंत्रण में शामिल क्षेत्रों का अनुमान ("जहां"), (2) विशेषताएं उनके लौकिक अनुक्रम ("जब"), और (3) वास्तविक समय में उनके तंत्रिका बातचीत के थरथरानवाला गतिशीलता यों तो । Stroop हस्तक्षेप एसीसी और latPFC में एकीकरण और प्रतिक्रिया की तैयारी के दौरान संज्ञानात्मक मांगों के लिए निरंतर संवेदनशीलता के बाद संघर्ष का पता लगाने के दौरान थीटा से संबंधित अधिक से अधिक घटना के साथ संबद्ध था (4-7 हर्ट्ज) शक्ति । एक चरण ताला विश्लेषण के इन क्षेत्रों के बीच संघर्ष-गैरजरूरी परीक्षणों उत्प्रेरण के दौरान थीटा बैंड में उनकी वृद्धि हुई तंत्रिका synchrony का संकेत के बीच सह थरथरानवाला बातचीत से पता चला । इन परिणामों की पुष्टि करें कि थीटा दोलनों संज्ञानात्मक नियंत्रण के दौरान ऊपर-नीचे प्रभावों को एकीकृत करने के लिए आवश्यक लंबी दूरी की सिंक्रनाइज़ेशन के लिए मौलिक हैं । मेग तंत्रिका गतिविधि को दर्शाता है सीधे, जो यह fMRI कि vasoactive के लिए संवेदनशील है के विपरीत में औषधीय जोड़तोड़ के लिए उपयुक्त बनाता है । वर्तमान अध्ययन में, स्वस्थ सामाजिक पीने के एक भीतर विषय डिजाइन में एक उदारवादी शराब खुराक और placebo दिया गया । तीव्र नशा तनु Stroop संघर्ष और dysregulated एसीसी और latPFC के बीच सह दोलनों को थीटा शक्ति, पुष्टि है कि शराब तंत्रिका संज्ञानात्मक नियंत्रण के सेवारत synchrony के लिए हानिकारक है । यह लक्ष्य के साथ हस्तक्षेप-व्यवहार का निर्देशन किया है कि कमी आत्म नियंत्रण में परिणाम हो सकता है, बाध्यकारी पीने के लिए योगदान दे । संक्षेप में, इस विधि संज्ञानात्मक प्रसंस्करण के दौरान वास्तविक समय बातचीत में अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकते है और प्रासंगिक तंत्रिका नेटवर्क के पार औषधीय चुनौती के लिए चयनात्मक संवेदनशीलता को चिह्नित कर सकते हैं ।

Introduction

इस अध्ययन के समग्र लक्ष्य संज्ञानात्मक नियंत्रण के दौरान मस्तिष्क थरथरानवाला गतिशीलता और लंबी दूरी की कार्यात्मक एकीकरण में spatio-लौकिक परिवर्तन पर तीव्र शराब नशा के प्रभाव की जांच करने के लिए है । कार्यरत multimodal इमेजिंग दृष्टिकोण magnetoencephalography (मेग) और संरचनात्मक चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) को जोड़ती है उच्च लौकिक परिशुद्धता के साथ निर्णय लेने के तंत्रिका आधार में अंतर्दृष्टि प्रदान करने के लिए और एक इंटरैक्टिव प्रणाली के स्तर पर ।

लचीला व्यवहार यह प्रासंगिक मांगों को बदलने के लिए अनुकूलन संभव बनाता है और एक के इरादे और लक्ष्यों के साथ समझौते में विभिंन कार्यों और आवश्यकताओं के बीच रणनीतिक स्विच । क्षमता लक्ष्य के पक्ष में स्वचालित प्रतिक्रियाओं को दबाने के लिए प्रासंगिक लेकिन गैर अभ्यस्त कार्रवाई संज्ञानात्मक नियंत्रण का एक आवश्यक पहलू है । व्यापक सबूत पता चलता है कि यह एक मुख्य रूप से ललाट cortical नेटवर्क द्वारा, पूर्वकाल सिंगुलेट प्रांतस्था (एसीसी) के साथ इस इंटरैक्टिव नेटवर्क1,2,3,4में एक केंद्रीय नोड के रूप में काम किया है । जबकि एसीसी और पार्श्व ललाट cortices के बीच प्रचुर मात्रा में संरचनात्मक कनेक्टिविटी अच्छी तरह से वर्णित है5,6, संज्ञानात्मक नियंत्रण के दौरान इन क्षेत्रों के बीच संचार के कार्यात्मक विशेषताओं, प्रतिक्रिया चयन और निष्पादन, खराब समझ रहे हैं ।

अत्यधिक प्रभावशाली संघर्ष निगरानी सिद्धांत7,8 का प्रस्ताव है कि संज्ञानात्मक नियंत्रण औसत दर्जे का और पार्श्व अग्रिम cortices के बीच एक गतिशील बातचीत से उठता है । इस खाते के लिए प्रतिस्पर्धा अभ्यावेदन के बीच एसीसी पर नज़र रखता है संघर्ष और प्रतिक्रिया नियंत्रण को लागू करने और प्रदर्शन का अनुकूलन करने के लिए पार्श्व आकडे प्रांतस्था (latPFC) संलग्न है कि मुरादें । हालांकि, इस खाते में मुख्य रूप से कार्यात्मक एमआरआई (fMRI) रक्त ऑक्सीजन स्तर निर्भर (बोल्ड) संकेत का उपयोग कर अध्ययन पर आधारित है । fMRI-बोल्ड संकेत एक उत्कृष्ट स्थानिक मानचित्रण उपकरण है, लेकिन इसकी लौकिक संकल्प सीमित है क्योंकि यह क्षेत्रीय hemodynamic neurovascular युग्मन द्वारा मध्यस्थता परिवर्तन को दर्शाता है । एक परिणाम के रूप में, बोल्ड संकेत एक बहुत धीमी समय स्केल (सेकंड में) अंतर्निहित तंत्रिका घटनाओं (मिलीसेकंड में)9से प्रकट होता है । इसके अलावा, बोल्ड संकेत है शराब vasoactive प्रभाव10 के प्रति संवेदनशील है और सही तंत्रिका परिवर्तन है, जो यह कम तीव्र शराब नशा के अध्ययन के लिए उपयुक्त बनाता है की भयावहता का प्रतिनिधित्व नहीं कर सकते हैं । इसलिए, औसत दर्जे का और पार्श्व ललाट cortices और शराब नशा करने के लिए अपनी संवेदनशीलता के बीच माना के साथ खेलना करने के लिए तरीकों कि रिकार्ड एक अस्थाई सटीक तरीके से तंत्रिका घटनाओं की जांच की जरूरत है । मेग एक उत्कृष्ट लौकिक संकल्प है क्योंकि यह सीधे postsynaptic धाराओं को दर्शाता है । anatomically-विवश मेग (aMEG) पद्धति यहां कार्यरत एक multimodal दृष्टिकोण है कि संरचनात्मक एमआरआई के साथ मेग संकेत के वितरित स्रोत मॉडलिंग को जोड़ती है । यह जहां संघर्ष और पेय से संबंधित मस्तिष्क थरथरानवाला परिवर्तन होने वाले है और लौकिक अनुक्रम समझ ("जब") शामिल तंत्रिका घटकों के आकलन के लिए अनुमति देता है ।

निर्णय कर वितरित मस्तिष्क क्षेत्रों है कि गतिशील संज्ञानात्मक नियंत्रण पर वृद्धि की मांगों से निपटने के लिए लगे हुए है की बातचीत पर निर्भर करता है । एक तरह से घटना का अनुमान-दो cortical क्षेत्रों के बीच लंबी दूरी synchrony में परिवर्तन से संबंधित उनके सह दोलनों11,12के एक सूचकांक के रूप में अपने चरण युग्मन की गणना है । वर्तमान अध्ययन ने एसीसी और latPFC के बीच सह-थरथरानवाला बातचीत की जांच करके संघर्ष निगरानी सिद्धांत के बुनियादी सिद्धांत का परीक्षण करने के लिए एक चरण-लॉकिंग विश्लेषण लागू किया । थीटा रेंज (4-7 हर्ट्ज) में तंत्रिका दोलनों संज्ञानात्मक नियंत्रण के साथ जुड़े रहे हैं और एक बुनियादी लंबी दूरी के लिए ऊपर से नीचे संज्ञानात्मक प्रसंस्करण के लिए आवश्यक तुल्यकालन का समर्थन तंत्र के रूप में प्रस्तावित किया गया है13,14, 15,16. वे कार्य कठिनाई का एक समारोह के रूप में सामने के क्षेत्रों में उत्पंन कर रहे है और काफी तीव्र शराब नशा17,18,19,20द्वारा तनु ।

लंबे समय तक अत्यधिक शराब के सेवन से संज्ञानात्मक घाटे की एक सीमा के साथ जुड़ा हुआ है और विशेष रूप से21,22प्रभावित किया जा रहा है । तीव्र शराब नशा वृद्धि हुई कठिनाई, अस्पष्टता, या उन है कि प्रतिक्रिया असंगति17,23,24के लिए प्रेरित की शर्तों के तहत संज्ञानात्मक नियंत्रण के लिए हानिकारक है । निर्णय लेने को प्रभावित करके, शराब लक्ष्य निर्देशित व्यवहार के साथ हस्तक्षेप कर सकते हैं, गरीब आत्म नियंत्रण और वृद्धि हुई पीने में परिणाम हो सकता है, और भी यातायात के लिए योगदान कर सकते हैं-या काम से संबंधित खतरों25,26,27 . वर्तमान अध्ययन उत्कृष्ट लौकिक संकल्प के साथ प्रमुख कार्यकारी क्षेत्रों के बीच थीटा बैंड और synchrony में थरथरानवाला गतिविधि को मापने के लिए एक aMEG दृष्टिकोण का उपयोग करता है । थीटा गतिविधि और एसीसी और latPFC के बीच सह दोलनों पर शराब के प्रभाव Stroop हस्तक्षेप कार्य द्वारा निकाले संघर्ष के एक समारोह के रूप में जांच कर रहे हैं । हम परिकल्पना कि वृद्धि की संज्ञानात्मक मांग अधिक कार्यात्मक synchrony के साथ जुड़े रहे है और है कि शराब प्रेरित dysregulation के तुल्यकालिक गतिविधि के औसत दर्जे का और पार्श्व ललाट cortices संज्ञानात्मक नियंत्रण में दोष है ।

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Protocol

यह प्रायोगिक प्रोटोकॉल कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, सैन डिएगो में मानव विषयों संरक्षण समिति द्वारा अनुमोदित किया गया है ।

1. मानव विषयों

  1. स्वस्थ अधिकार हाथ वयस्क स्वयंसेवकों भर्ती, उनकी सहमति प्राप्त है, और उंहें शामिल करने पर स्क्रीन/
    नोट: इस अध्ययन में, बीस युवा, स्वस्थ व्यक्तियों (मतलब ± मानक विचलन [एसडी] आयु = २५.३ ± ४.४ वर्ष) सहित 8 महिलाओं भर्ती किया गया था जो मॉडरेशन, जो इलाज में कभी नहीं किया गया या दवा या शराब से संबंधित अपमान के लिए गिरफ्तार किया गया, जो रिपोर्ट नहीं शराब से संबंधित लक्षण कम मिशिगन शराब स्क्रीनिंग परीक्षण28, जो धूंरपान नहीं करते और न ही अवैध पदार्थों, जो neuropsychiatric विकारों या किसी भी वर्तमान स्वास्थ्य समस्याओं का एक इतिहास नहीं है का उपयोग करें, और जो दवा मुक्त कर रहे है और कोई आंतरिक ferromagnetic वस्तुओं या प्रत्यारोपण ।

2. प्रायोगिक डिजाइन

  1. प्रत्येक भागीदार चार बार स्कैन, तीन मेग सत्र सहित (एक नहीं पेय प्रारंभिक सत्र और दो प्रयोगात्मक पेय सत्र जिसमें शराब और placebo एक counterbalanced तरीके से प्रशासित रहे हैं), और एक संरचनात्मक एमआरआई स्कैन ।
    नोट: इस भीतर विषय डिजाइन में, प्रतिभागियों दोनों शराब और placebo सत्र में भाग लेने के द्वारा अपने स्वयं के नियंत्रण के रूप में सेवा करते हैं । इस डिजाइन त्रुटि विचरण कम कर देता है और मस्तिष्क शरीर रचना विज्ञान, गतिविधि पैटर्न में व्यक्तिगत परिवर्तनशीलता के प्रभाव को कम करके सांख्यिकीय शक्ति बढ़ जाती है, और अल्कोहल चयापचय ।

3. संग्रह मेग स्कैन

  1. परिचय सत्र निष्पादित करें ।
    1. प्रारंभिक परिचयात्मक सत्र के दौरान, प्रतिभागियों के चिकित्सा के इतिहास के बारे में अधिक जानकारी प्राप्त करने के लिए प्रश्नावली प्रशासन, उनके पीने के पैटर्न और शराब की गंभीरता से संबंधित लक्षण28,29, परिवार के इतिहास 30शराबखोरी के, और impulsivity31,३२सहित व्यक्तित्व लक्षण ।
    2. ३.२, ३.३ और ३.५ चरणों में नीचे वर्णित प्रोटोकॉल के बाद मेग स्कैनर में एक प्रारंभिक रिकॉर्डिंग बाहर ले । कोई भी पेय पदार्थ न दें । कार्य समझाओ और अभ्यास के प्रतिभागियों को इसके साथ पहले से परिचित पाने के लिए अनुमति संस्करण चलाते हैं ।
      नोट: प्रयोगात्मक स्थिति के लिए acclimation-प्रेरित कामोत्तेजना३३स्थिति के संभावित प्रभाव को कम करने के उद्देश्य से कार्य करता है, जिससे कि आयाम पर बाद में शराब और placebo सत्र समानता ।
  2. //placebo प्रायोगिक सत्र शराब प्रदर्शन ।
    नोट:
    प्रशासित पेय के अपवाद के साथ दोनों शराब और placebo सत्र के दौरान ही प्रयोगात्मक प्रक्रियाओं का पालन करें । एक यादृच्छिक क्रम में दूसरे आधे करने के लिए प्रतिभागियों और placebo के एक आधे करने के लिए पहले शराब पेय प्रशासन द्वारा Counterbalance पेय आदेश ।
    1. मेग प्रयोगशाला के लिए उनके आगमन पर, स्कैनर में भागीदार डाल और संभव आकर्षण संस्कार के लिए चैनलों की जाँच द्वारा एक संक्षिप्त परीक्षण स्कैन चलाते हैं । उनके वजन को मापने । उंहें एक इलेक्ट्रॉनिक breathalyzer के साथ स्क्रीन । ४८ एच के लिए शराब से बचना और 3 एच के लिए भोजन से प्रयोग करने से पहले आवश्यकताओं के साथ अनुपालन के बारे में उन्हें क्वेरी.
    2. सभी प्रतिभागियों से एक बहु-औषध परीक्षण पैनल के लिए मूत्र के नमूने ले लीजिए और जो किसी भी दवा के लिए सकारात्मक परीक्षण बाहर । इसके अलावा, एक मूत्र परीक्षण के साथ गर्भावस्था के लिए महिला प्रतिभागियों की जांच करें और जो सकारात्मक परीक्षण या यदि वे संदेह है कि वे गर्भवती हो सकती है बाहर ।
    3. एक मानकीकृत पैमाने पर३४ पहले पीने के लिए और दो अतिरिक्त अवसरों पर प्रयोग के दौरान-आरोही अंग पर उनकी क्षणिक भावनाओं और राज्यों दर करने के लिए प्रतिभागियों पूछ द्वारा शराब के व्यक्तिपरक प्रभाव में गतिशील परिवर्तन का आकलन करें (~ 15 खपत पेय के बाद मिन) और सांस शराब एकाग्रता वक्र (ब्रेस) के अंग उतरते, मेग रिकॉर्डिंग के बाद ।
    4. प्रशासन प्रेरणा प्रस्तुति सॉफ्टवेयर के साथ एक लैपटॉप पर Stroop कार्य के चलाने के लिए सुनिश्चित करें कि प्रतिभागियों रिकॉर्डिंग से पहले कार्य को समझते हैं ।
      नोट: Stroop कार्य का यह संस्करण पढ़ने और रंग नामकरण (चित्रा 1) को जोड़ती है । अनुकूल हालत रंग शब्दों के होते हैं (यानी, लाल, हरे, नीले, पीले) मिलान फ़ॉन्ट रंग में मुद्रित कर रहे हैं (यानी, हरे रंग में मुद्रित शब्द "हरा"). गैरजरूरी स्थिति में, रंग शब्द रंग में मुद्रित होते हैं जो उनके अर्थ से मेल नहीं खाते हैं (यानी, पीला शब्द "हरा" मुद्रित होता है). प्रतिभागियों से पूछो एक शब्द के रंग में लिखा है जब भी फ़ॉन्ट रंग करने के लिए इसी चार बटनों में से एक को प्रेस करने के लिए, या, जब एक शब्द ग्रे में लिखा है, शब्द18,23के अर्थ के लिए इसी एक बटन दबाएँ करने के लिए.
  3. मेग/ईईजी रिकॉर्डिंग तैयार करें ।
    नोट:
    मेग डेटा अर्जन का विवरण पिछले प्रकाशनों३५,३६,३७में वर्णित किया गया है ।
    1. भागीदार के सिर पर ईईजी कैप या वैयक्तिक ईईजी इलेक्ट्रोड्स की स्थिति देखें और यह जांचें कि सभी impedances 5 kΩ से नीचे हैं ।
    2. माथे के दोनों ओर और प्रत्येक कान के पीछे सिर की स्थिति संकेतक (HPI) कुंडल संलग्न करें ।
      नोट: यह चरण Neuromag सिस्टमों के लिए विशिष्ट है ।
    3. nasion और दो preauricular अंक, HPI कुंडल, ईईजी इलेक्ट्रोड की स्थिति सहित फिड्यूशियल अंक के डिजिटलीकरण पदों, और सिर के आकार delineating अतिरिक्त अंक (~ २००) की एक बड़ी संख्या प्राप्त करें. संरचनात्मक एमआरआई छवियों (चित्रा 2) के साथ सह पंजीकरण के लिए इस जानकारी का उपयोग करें ।
  4. प्रशासन पेय ।
    1. ठंडा संतरे का रस के साथ प्रीमियम गुणवत्ता वोदका मिश्रण द्वारा शराब पेय तैयार (25% v/), प्रत्येक भागीदार के लिंग और वजन के आधार पर (०.६० g/पुरुषों के लिए किलो शराब, ०.५५ ग्राम/महिलाओं के लिए किलो शराब), ०.०६%३८के एक ब्रेस लक्ष्यीकरण । एक placebo पेय के रूप में वोदका के साथ रिम्स swabbed के साथ चश्मे में संतरे का रस की एक ही मात्रा की सेवा । लगभग 10 मिनट में पेय भस्म करने के लिए भागीदार से पूछो ।
    2. breathalyzer के साथ प्रतिभागियों के ब्रेस की जांच करें पर शुरू ~ 15 मिनट पीने के बाद और फिर हर 5 मिनट जब तक वे रिकॉर्डिंग चैंबर में प्रवेश । के बाद से इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों ढाल कमरे में इस्तेमाल नहीं किया जा सकता है, एक लार शराब परीक्षण है, जो एक कपास झाड़ू कि लार में संतृप्त है और एक संदूक है कि एक readout प्रदान करता है में डाला जाता है का उपयोग करें ।
  5. मेग/ईईजी डेटा प्राप्त ।
    1. स्कैनर में भागीदार आराम से स्थिति । चूंकि अग्रिम गतिविधि विशेष रुचि की है, यह सुनिश्चित करें कि प्रतिभागी को इतना तैनात किया गया है कि उसका सिर हेलमेट के ऊपर छू रहा है और वह सामने के साथ संरेखित है ।
      नोट: सिर की स्थिति महत्वपूर्ण मायनों में गतिविधि के अनुमान को प्रभावित कर सकते हैं क्योंकि चुंबकीय क्षेत्र ढाल सेंसर और मस्तिष्क के सूत्रों के बीच दूरी के घन के साथ कम३९.
    2. HPI कुंडल और स्कैनर पर उनके संबंधित आदानों के लिए इलेक्ट्रोड के सभी कनेक्ट. स्थिति प्रतिक्रिया पैड ताकि बटन आराम से दबाया जा सकता है । पता लगाना है कि फ़ॉंट स्पष्ट रूप से भागीदार के सामने प्रोजेक्शन स्क्रीन पर पठनीय है ।
    3. वापस सांत्वना कमरे में, जांच करें कि इण्टरकॉम ठीक से काम कर रहा है । प्रतिभागी को याद दिलाएं निमिष को कम करने के लिए और सिर बात की वजह से गति सहित आंदोलनों से बचने के लिए । इसके बजाय प्रतिक्रिया बटन दबाकर प्रश्नों का उत्तर देने के लिए प्रतिभागी को निर्देश दें ।
    4. जांच करें कि सभी प्रतिक्रिया और उत्तेजना ट्रिगर सही ढंग से दर्ज कर रहे हैं । कलाकृतियों के लिए सभी चैनलों की जांच करें और स्कैनर में सिर की स्थिति को मापने ।
    5. डेटा प्राप्ति प्रारंभ करें और कार्य शुरू । दे टूट हर ~ २.५ मिनट के लिए आंखें आराम करो । कार्य पूर्ण होने पर डेटा सहेजें और प्रतिभागी को रिकॉर्डिंग कक्ष से बाहर ले जाएँ.
    6. जब भागीदार स्कैनर से बाहर निकल गया है, वाद्य शोर का एक उपाय के रूप में खाली कमरे से डेटा के लगभग दो मिनट प्राप्त ।
    7. , के रूप में अच्छी तरह से अपने क्षणिक मूड और भावनाओं३४के रूप में माना जाता काम कठिनाई, ककए पेय पदार्थ, की सामग्री दर करने के लिए भागीदार से पूछो ।

4. छवि अधिग्रहण और संरचनात्मक एमआरआई के Cortical पुनर्निर्माण

  1. प्रत्येक भागीदार के लिए एक उच्च संकल्प संरचनात्मक एमआरआई स्कैन प्राप्त करें, और FreeSurfer सॉफ्टवेयर४०,४१,४२के साथ प्रत्येक भागीदार cortical सतह का पुनर्निर्माण ।
  2. खंड संरचनात्मक एमआरआई छवियों से व्युत्पंन भीतरी खोपड़ी की सतह का उपयोग करने के लिए खंड कंडक्टर है, जो आगे समाधान है कि प्रत्येक व्यक्ति के मस्तिष्क शरीर रचना के साथ संगत है के लिए एक मॉडल प्रदान करने के लिए प्रयोग किया जाता है की सीमा तत्व मॉडल उत्पंन४३ , ४४.

5. मेग डेटा विश्लेषण

नोट: anatomically-विवश मेग दृष्टिकोण है जो प्रत्येक भागीदार के पुनर्निर्माण cortical सतह का उपयोग करता है cortical रिबन४०,४५,४६के लिए स्रोत अनुमान विवश के साथ डेटा का विश्लेषण । विश्लेषण स्ट्रीम FieldTrip४७, EEGLab४८और MNE४९सहित सार्वजनिक रूप से उपलब्ध पैकेज पर निर्भरताएँ के साथ कस्टम फ़ंक्शंस पर निर्भर करती है.

  1. डेटा प्रक्रिया के दौरान, एक स्वतंत्र बैंड-पास फिल्टर (जैसे, ०.१-१०० हर्ट्ज) और क्षेत्रों है कि प्रत्येक छोर पर गद्दी अंतराल शामिल है में उत्तेजना शुरुआत के संबंध में युग डेटा का उपयोग करें (जैसे,-६०० के लिए ११०० ms के लिए ब्याज की एक अंतराल के लिए फैले-३०० के बाद ८०० ms गद्दी से हटाने) ।
  2. शोर और फ्लैट चैनलों, साथ ही दृश्य निरीक्षण द्वारा कलाकृतियों युक्त परीक्षणों और दहलीज आधारित अस्वीकृति का उपयोग कर निकालें । eyeblink और दिल की धड़कन कलाकृतियों को दूर करने के लिए स्वतंत्र घटक विश्लेषण४८ का उपयोग करें । गलत प्रतिक्रियाओं के साथ परीक्षण को समाप्त ।
  3. थीटा आवृत्ति बैंड (4-7 हर्ट्ज) के लिए 1 हर्ट्ज वेतन वृद्धि में प्रत्येक परीक्षण के लिए जटिल बिजली स्पेक्ट्रम की गणना करने के लिए Morlet तरंगिकाओं (चित्रा 3)४७ लागू करें. किसी भी अतिरिक्त कलाकृतियों को हटा दें । खाली कमरे के डेटा से शोर सहप्रसरण की गणना ।
  4. तीन आयामी (3 डी) सिर डिजिटलीकरण जानकारी (चित्रा 2) का उपयोग एमआरआई छवियों के साथ मेग डेटा सह रजिस्टर.
    1. MRIlab मॉड्यूल खोलें ।
    2. फ़ाइल का चयन करें । खुला | विषय के संरचनात्मक एमआरआई का चयन करें
    3. फ़ाइल का चयन करें । आयात । Isotrak डाटा | रॉ data. fif फ़ाइल का चयन करें । अंक बनाओ
    4. Windows का चयन करें । लैंडमार्क । फिड्यूशियल स्थलों को समायोजित करें जब तक मेग डेटा और एमआरआई के सह पंजीकरण स्वीकार्य हैं ।
    5. फ़ाइल का चयन करें । सहेजें
  5. शोर की गणना-संवेदनशीलता थीटा स्रोत शक्ति और चरण के सामान्यीकृत अनुमान एक वर्णक्रमीय गतिशील सांख्यिकीय मानचित्रण दृष्टिकोण के साथ18,५०. एक्सप्रेस घटना-संबंधित थीटा स्रोत पावर आधार रेखा के सापेक्ष प्रतिशत संकेत परिवर्तन के रूप में ।
  6. प्रत्येक भागीदार के अनुमान को औसतन cortical५१प्रतिनिधित्व पर morphing द्वारा इवेंट-संबंधित थीटा स्रोत पावर के समूह औसत बनाएं ।
  7. sulcal अनुमान (चित्रा 4) की दृश्यता को बढ़ाने के लिए एक फुलाया औसत सतह पर स्रोत अनुमान कल्पना ।
    1. MNE सॉफ़्टवेयर खोलें ।
    2. फ़ाइल का चयन करें । लोड सतह । लोड फुलाया समूह-औसत FreeSurfer cortical सतह
    3. फ़ाइल का चयन करें । ओवरले प्रबंधित करें | लोड एसटीसी । लोड समूह-औसत डेटा । उपलब्ध ओवरले से लोड फ़ाइल का चयन करें
    4. अंयके रूप में ओवरले प्रकार का चयन करें ।
    5. रंग स्केल थ्रेशोल्ड समायोजित करें । दिखाओ
    6. देखें मस्तिष्क फिल्मों और क्षेत्रों और समय विंडोज उच्चतम सक्रियण द्वारा विशेषता की पहचान करके प्रसंस्करण के spatio-लौकिक चरणों की जांच ।
  8. समग्र समूह के आधार पर ब्याज की निष्पक्ष क्षेत्रों (ROIs) बनाने के औसत अनुमान सबसे उल्लेखनीय स्रोत शक्ति के साथ cortical स्थानों को शामिल करने के लिए । प्रत्येक विषय, शर्त, और रॉय (चित्रा 5) के लिए समय पाठ्यक्रम की गणना ।
  9. सांख्यिकीय विश्लेषण करने के लिए प्राप्त थीटा स्रोत पावर अनुमान सबमिट करें ।
    1. प्रत्येक रॉय समय पाठ्यक्रम से ब्याज की समय खिड़कियों निकालें और (शराब, placebo) पेय के साथ विचरण (ANOVA) के विश्लेषण प्रदर्शन प्रकार (congruous, गैरजरूरी) के रूप में विषय कारकों के भीतर । पेय और घटना से संबंधित थीटा शक्ति के साथ ही चरण लॉकिंग मान (PLV) की स्थिति की जांच करने के लिए एक nonparametric क्लस्टर आधारित परिवर्तन परीक्षण५२ का उपयोग करें ।
  10. PLV12कंप्यूटिंग द्वारा एसीसी और latPFC में मुख्य सक्रियण घावों के बीच लंबी दूरी के सिंक्रनाइज़ेशन में कार्य-संबंधी परिवर्तन का अनुमान लगाएं । एक्सप्रेस PLV आधार रेखा के सापेक्ष प्रतिशत परिवर्तन के रूप में ।
    नोट: PLV परीक्षण भर में दो ROIs के बीच चरण कोण की निरंतरता का एक संकेतक के रूप में यह उपाय है जो वे सह एक विशेष आवृत्ति में और वास्तविक समय (फिल्म 1) में दोलन ।
  11. मनाया परिणामों की व्याख्या को सूचित करने के लिए रॉय मेग गतिविधि का अनुमान है, व्यवहार प्रदर्शन के सूचकांक, और प्रश्नावली स्कोर के बीच सहसंबंध की गणना ।

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Representative Results

व्यवहार परिणाम संकेत मिलता है कि Stroop कार्य सफलतापूर्वक प्रतिक्रिया हस्तक्षेप हेरफेर क्योंकि सटीकता सबसे कम था और प्रतिक्रिया बार गैरजरूरी परीक्षणों पर सबसे लंबे समय तक (चित्रा 6) । शराब नशा सटीकता कम लेकिन प्रतिक्रिया समय18को प्रभावित नहीं किया ।

aMEG दृष्टिकोण के साथ पता चला थीटा आवृत्ति बैंड में गतिविधि के spatio-लौकिक अनुक्रम कार्य के इस प्रकार में संज्ञानात्मक कार्यों के आम तौर पर स्वीकार किए जाते मॉडल के साथ समझौते में समग्र है । के रूप में मस्तिष्क फिल्मों में सचित्र (फिल्म 2), दृश्य प्रांतस्था लगभग १०० ms उत्तेजना शुरुआत के बाद, एक पीछे से-पूर्वकाल सक्रियण पैटर्न है कि संज्ञानात्मक एकीकरण चरणों के दौरान मुख्य रूप से ललाट cortices संलग्न के बाद में सक्रिय है के बाद ~ ३०० ms. एसीसी विशेष रूप से गैरजरूरी (इंक), उच्च संघर्ष परीक्षण, संघर्ष की निगरानी के दौरान अपनी सगाई का संकेत करने के लिए संवेदनशील है । एसीसी कार्य संज्ञानात्मक नियंत्रण के दौरान थीटा दोलनों के प्रमुख जनरेटर है, लेकिन latPFC भी लगभग 350-600 ms में एकीकरण चरण के दौरान सक्रिय है । मोटर प्रांतस्था के सक्रियकरण के बाद दिख रहा है ~ ६०० प्रतिक्रिया की तैयारी के दौरान ms मंच (मूवी बी) । घटना से संबंधित थीटा शक्ति इंक परीक्षणों, जो संघर्ष की मांग के लिए अपनी संवेदनशीलता (चित्रा 5) के अनुरूप है पर सबसे बड़ी है, विशेष रूप से आकडे प्रांतस्था13,17,19,20में । थीटा शक्ति तीव्र शराब नशा कुल की कमी है । हालांकि, जब congruous (कांग्रेस) परीक्षणों की तुलना में, शराब कम हो जाती है थीटा पावर इंक पर (उच्च संघर्ष) एसीसी और latPFC18में चुनिंदा परीक्षणों ।

वर्तमान अध्ययन Kovacevic एट अल.18 से परिणामों को बढ़ाता है संज्ञानात्मक नियंत्रण नेटवर्क7के एक प्रचलित खाते के प्रकाश में Stroop हस्तक्षेप के प्रसंस्करण के दौरान इन क्षेत्रों के बीच गतिशील बातचीत पर ध्यान केंद्रित करके, 8. बेहतर समय, डिग्री, और इन दो प्रमुख रूप से लगे cortical क्षेत्रों के बीच बातचीत की प्रकृति को समझने के लिए, PLVs प्रत्येक पेय और कार्य शर्त के लिए गणना की गई, और प्रत्येक भागीदार के लिए । के रूप में चित्रा 7में एक समूह के औसत में दिखाया गया है, एसीसी और latPFC के बीच सह दोलनों एक उत्तेजना प्रसंस्करण चरण के दौरान सह-दोलनों में एक समग्र जल्दी वृद्धि के साथ समय भर में बदलती हैं । placebo के तहत, यह एक निरंतर वृद्धि के बाद है ~ ४०० एकीकरण और प्रतिक्रिया तैयारी चरण के दौरान गैरजरूरी परीक्षणों पर एमएस । इस प्रकार, औसत दर्जे का और पार्श्व आकडे cortices के बीच सिंक्रनाइज़ सह दोलनों केवल और अधिक कठिन पर देखा जाता है, INC परीक्षण आह्वान प्रतिक्रिया संघर्ष एफ(1, 19) = ५.५, पी < ०.०५ । इस सबूत का समर्थन करता है कि एसीसी और latPFC कार्यात्मक वास्तविक समय में बातचीत करने के लिए संज्ञानात्मक नियंत्रण के संरक्षण का प्रस्ताव है । इसके विपरीत, तीव्र शराब नशे में काफी सह दोलनों dysregulates, एक शर्त एक्स पेय संपर्क, एफ(1, 19) = ५.१, पी < ०.०५, जिसमें गैरजरूरी परीक्षणों विशेष रूप से शराब एफ से प्रभावित थे उपज (1, 19) = ८.८, पृ < ०.०१ (चित्रा 7). यह निरोधात्मक नियंत्रण के शराब प्रेरित ख़राबी आबाद सकता है और तीव्र नशे के लिए अग्रिम प्रांतस्था के ऊपर से नीचे विनियमित कार्यों की भेद्यता को इंगित करता है ।

Figure 1
चित्रा 1 : Stroop टास्क रंग नामकरण और पढ़ने को जोड़ती है । सही प्रतिक्रिया रंग के साथ साथ तीन शर्तों में से प्रत्येक के लिए परीक्षण उदाहरण प्रस्तुत कर रहे हैं । congruous हालत (कांग्रेस) में, फ़ॉन्ट रंग शब्द अर्थ के अनुरूप है, जबकि गैरजरूरी परीक्षणों (इंक) ट्रेल्स शब्द अर्थ से हस्तक्षेप की वजह से प्रतिक्रिया संघर्ष में लाना । प्रतिभागियों के लिए एक फ़ॉंट रंग जब शब्दों रंग (कांग्रेस, INC) में लिखा है और शब्द अर्थ (पढ़ें) जब वे ग्रे में लिखा है जवाब के लिए इसी बटन को दबाने के लिए निर्देश दिए हैं । परीक्षण ३०० एमएस के लिए प्रस्तुत कर रहे है और फिर १७०० एमएस परीक्षण प्रकार के लिए एक निर्धारण स्क्रीन द्वारा प्रतिस्थापित एक यादृच्छिक क्रम में प्रस्तुत कर रहे हैं । इस विशेष संस्करण में, कांग्रेस और INC शर्तों equiprobable थे और १६.७% परीक्षणों पर प्रस्तुत किए गए थे प्रत्येक ५७६ परीक्षणों से बाहर कुल । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 2
चित्रा 2 : मेग और एमआरआई का सह-पंजीकरण । मेग रिकॉर्डिंग के दौरान एकत्र सिर भर में अंकों अंक संरचनात्मक एमआरआई छवियों के साथ सह-पंजीकरण के लिए उपयोग किया जाता है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 3
चित्रा 3 : Morlet तरंगिका. Morlet तरंगिकाओं थीटा बैंड आवृत्ति (4-7 हर्ट्ज) के लिए 1 हर्ट्ज आवृत्ति वेतन वृद्धि में प्रत्येक परीक्षण के लिए जटिल बिजली स्पेक्ट्रम की गणना करने के लिए उपयोग किया जाता है. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 4
चित्र 4 : पुनर्निर्माण र मुद्रास्फीति Cortical । व्यक्तिगत cortical सतहों को खंगाला जाता है और अनुमानित स्रोत शक्ति को नियंत्रित करने के लिए उपयोग किया जाता है । यहां दिखाया गया है एक औसत cortical सतह जो cortical sulci के लिए अनुमानित स्रोतों की दृश्यता बढ़ाने के लिए फुलाया है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 5
चित्रा 5 : समूह-संबंधित थीटा का औसत समय पाठ्यक्रम, ब्याज के चुनिंदा क्षेत्रों में स्रोत विद्युत अनुमान । गैरजरूरी (इंक) उत्तेजनाओं में वृद्धि हुई घटना से संबंधित थीटा शक्ति पूर्वकाल सिंगुलेट प्रांतस्था (एसीसी में congruous (कांग्रेस) उत्तेजनाओं की तुलना में; (1, 19) = ३४.१, पृ < ०.०००१) साथ ही पार्श्व आकडे प्रांतस्था (latPFC; (1, 19) = ११.०, p < ०.०१), के दौरान ४८०-६७० सुश्री संघर्ष प्रसंस्करण विशेष रूप से शराब नशा करने के लिए संवेदनशील है के रूप में थीटा सत्ता इंक को शराब नशे से तनु थी (एफ(1, 19) = ९.९, पी < ०.०१) । y-अक्ष को आधारभूत-सही किया गया नॉइज़-सामान्यीकृत इवेंट-संबंधित थीटा स्रोत पावर दर्शाया गया है । यह आंकड़ा Kovacevic एट अल.18से संशोधित किया गया है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 6
चित्रा 6 : Stroop कार्य पर व्यवहार परिणाम । Stroop हस्तक्षेप कम सटीकता और लंबे समय तक प्रतिक्रिया बार गैरजरूरी (इंक) परीक्षणों में प्रतिबिंबित किया गया था । शराब नशा (Alc) placebo (खें) की तुलना में बिगड़ा सटीकता लेकिन प्रतिक्रिया समय को प्रभावित नहीं किया । त्रुटि पट्टियां माध्य की मानक त्रुटि दर्शाता है । यह आंकड़ा Kovacevic एट अल से संशोधित किया गया है । 18. कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें

Figure 7
चित्र 7 : थीटा बैंड में चरण-लॉकिंग मानों (PLVs) का समूह-औसत समय पाठ्यक्रम । पूर्वकाल सिंगुलेट प्रांतस्था (एसीसी) और latPFC बैंड में पार्श्व आकडे प्रांतस्था (थीटा) के बीच सह-थरथरानवाला synchrony placebo के लिए आधारभूत से प्रतिशत परिवर्तन के रूप में व्यक्त (बाएं) और अल्कोहल (सही) की स्थिति । एक उत्तेजना प्रसंस्करण चरण (४००-६०० एमएस) के दौरान PLVs में एक प्रारंभिक वृद्धि के बाद, सह दोलनों में निरंतर वृद्धि (कांग्रेस) placebo के तहत ट्रेल्स congruous की तुलना में वृद्धि हुई संज्ञानात्मक नियंत्रण के जवाब में गैरजरूरी (इंक) ट्रेल्स पर मनाया जाता है, (1, 19) = ५.५, पृ < ०.०५. तीव्र शराब नशा चुनिंदा dysregulated सह पर दोलनों इंक परीक्षण, एफ(1, 19) = ८.८, p < ०.०१ । सक्रियकरण मैप्स (इनसेट) incongruity प्रभाव (इंक-कांग्रेस), जो एसीसी और latPFC में प्रमुख है दिखाओ । रंग पैमाने पर आधार रेखा को सही-४८० एमएस में उत्तेजना शुरुआत के बाद स्रोत शक्ति का अनुमान है, लाल के साथ (गतिविधि > ०.२) को पीला (गतिविधि > ०.३) कांग्रेस परीक्षणों की तुलना में इंक परीक्षणों के लिए मजबूत थीटा शक्ति का संकेत है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Movie 1
मूवी 1: सह दोलनों । चरण-लॉकिंग मान थीटा आवृत्ति श्रेणी (4-7 हर्ट्ज) में पूर्वकाल सिंगुलेट प्रांतस्था (एसीसी) और पार्श्व आकडे प्रांतस्था (latPFC) के बीच के चरण अंतर की निरंतरता के प्रति संवेदनशील है जो सिंक्रनाइज़ेशन का एक माप के रूप में परिकलित किए गए थे ये दोनों ROIs अपने थीटा शक्ति आयाम की परवाह किए बिना । कृपया यहां क्लिक करें इस फिल्म को डाउनलोड करने के लिए ।

Movie 2
फिल्म 2: ब्रेन मूवीज । मेग संरचनात्मक एमआरआई के साथ संयुक्त संकेत के वितरित स्रोत मॉडलिंग प्रमुख cortical क्षेत्रों थीटा शक्ति और Stroop हस्तक्षेप के जवाब में उनके सक्रियण के लौकिक अनुक्रम पैदा करने के आकलन के लिए अनुमति देता है । () जल्दी संवेदी प्रसंस्करण के बाद, पूर्वकाल सिंगुलेट प्रांतस्था (एसीसी) चुनिंदा गैरजरूरी, उच्च संघर्ष परीक्षणों के बाद से सक्रिय है ~ ३५० ms. () जबकि एसीसी कार्य के दौरान थीटा दोलनों के प्रमुख जनरेटर है की जांच संज्ञानात्मक नियंत्रण, पार्श्व आकडे प्रांतस्था (latPFC) भी ३५० के आसपास एकीकरण चरण के दौरान लगी हुई है-६०० ms. मोटर प्रांतस्था के सक्रियण के बाद मनाया जाता है ~ ६०० ms प्रतिक्रिया की तैयारी के दौरान । रंग स्केल अंतर आधार रेखा-सही स्रोत पावर अनुमान, लाल रंग के साथ ०.७९ से अधिक सक्रियण इंगित करता है औसत रूप से (०.५७ बाद में) और पीले सक्रियण से अधिक ०.९ औसत रूप से (०.८ बाद में) दर्शाता है । कृपया ध्यान दें कि इन दोनों फिल्मों के साथ एक साथ दिखाया जाना चाहिए समय पाठ्यक्रमों खुलासा एसीसी और latPFC से संबंधित, क्रमशः । कृपया इन फिल्मों को डाउनलोड करने के लिए यहां क्लिक करें ।

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Discussion

multimodal इमेजिंग इस अध्ययन में इस्तेमाल विधि एक भागीदार संरचनात्मक एमआरआई से व्युत्पंन व्युत्क्रम अनुमान की स्थानिक बाधाओं के साथ अस्थाई सटीक मेग संकेत के वितरित स्रोत मॉडलिंग शामिल हैं । aMEG दृष्टिकोण इन तकनीकों की ताकत को जोड़ती है spatio में अंतर्दृष्टि प्रदान करने के लिए थरथरानवाला गतिशीलता के लौकिक चरणों और लंबी दूरी के संज्ञानात्मक नियंत्रण सेवारत एकीकरण । इस विधि ऐसे fMRI के रूप में अंय neuroimaging तकनीकों से अधिक लौकिक शुद्धता प्रदान करता है बोल्ड जिसका लौकिक संकल्प अपनी अप्रत्यक्ष संवेदनशीलता के कारण सेकंड के परिमाण पर है neurovascular युग्मन9के माध्यम से तंत्रिका परिवर्तन । इसकी तुलना में, मेग संकेत के मिलीसेकंड परिशुद्धता तंत्रिका प्रसंस्करण चरणों की जांच के लिए अनुमति देता है, के रूप में वर्तमान अध्ययन द्वारा प्रदर्शन किया । aMEG मॉडल cortical सतह जो, जब संरचनात्मक एमआरआई छवियों से पुनर्निर्माण के साथ मेग संकेत के वितरित सूत्रों का मान लिया, गतिविधि के लिए स्थानिक बाधाओं का अनुमान प्रदान करता है४५,५३। ये स्थानिक अनुमान न केवल स्थानीय सक्रियण लेकिन लंबी दूरी की संचार चरण-लॉकिंग16,20के रूप में एक सहभागी नेटवर्क स्तर पर की जांच करने के लिए उपयोग किया जा सकता है । इसके अलावा, aMEG दृष्टिकोण अच्छी तरह से तंत्रिका कार्यों पर औषधीय हेरफेर के प्रभाव की जांच के लिए अनुकूल है, यह देखते हुए कि fMRI-बोल्ड संकेत ऐसे शराब के रूप में औषधीय जोड़तोड़ के vasoactive प्रभाव से है और नहीं हो सकता है सही तंत्रिका परिवर्तन की भयावहता को प्रतिबिंबित10

इस विधि के उच्च संवेदनशीलता के मिनट तंत्रिका परिवर्तन करने के लिए इसका मतलब है कि यह भी गैर के प्रति संवेदनशील है, मांसपेशी आंदोलनों या आंख ब्लिंक्स सहित तंत्रिका शोर, इसलिए विभिंन कलाकृतियों का पता लगाया जा करने की आवश्यकता है और ध्यान से कच्चे संकेत से हटा दिया । इसके अलावा, सिर की स्थिति चुंबकीय क्षेत्र ढाल३९संवेदक संवेदनशीलता के कारण गतिविधि के अनुमान पर महत्वपूर्ण प्रभाव हो सकता है । aMEG मॉडल की मान्यताओं को देखते हुए, स्रोत अनुमान cortical सतह४५,४६करने के लिए विवश कर रहे हैं, तो subcortical संरचनाओं से बटोरा गतिविधि का अनुमान नहीं किया जा सकता ।

पहले प्रकाशित परिणामों के आधार पर18, वर्तमान अध्ययन स्वस्थ सामाजिक पीने में तीव्र शराब नशा के एक समारोह के रूप में Stroop प्रेरित संघर्ष के दौरान घटना से संबंधित थीटा (4-7 हर्ट्ज) शक्ति में सचित्र परिवर्तन किया है । जैसा चित्र 5में दिखाया गया है, थीटा पावर Stroop कार्य स्थितियों द्वारा लगाए गए संज्ञानात्मक मांगों के प्रति विभेदक रूप से संवेदनशील है । Incongruity संज्ञानात्मक नियंत्रण उलझाने में विशेष रूप से प्रभावी है के रूप में अधिक से अधिक थीटा शक्ति में आगे की उत्तेजना बेसलाइन की तुलना में प्रांतस्था में प्रतिबिंबित । थीटा दोलनों के प्रमुख अनुमानित जनरेटर एसीसी है कि प्रतिक्रिया संघर्ष के लिए संवेदनशील है दोनों जल्दी और देर से प्रसंस्करण चरणों18के दौरान । इन निष्कर्षों को प्रमुख खातों7,8के साथ सामंजस्य में संघर्ष के लिए निगरानी में एसीसी की भूमिका का समर्थन । इस प्रकार, aMEG विधि संज्ञानात्मक नियंत्रण पर उच्च लोड भव्य परीक्षणों के दौरान एसीसी के निरंतर सगाई में एक अस्थाई संवेदनशील अंतर्दृष्टि प्रदान की गई है । एक साथ एसीसी और वितरित मस्तिष्क क्षेत्रों के बीच व्यापक संरचनात्मक कनेक्शन के साथ5,6, यह सबूत आत्म नियमन में अपनी बहुमुखी भूमिका corroborates । उस दृश्य पर, एसीसी neurofunctional प्रणाली है कि प्रासंगिक और प्रेरक बाधाओं५४,५५के साथ लक्ष्यों और इरादों संरेखित द्वारा संज्ञानात्मक नियंत्रण में काम करता है में एक प्रमुख हब है । Inferolateral आकडे प्रांतस्था, विशेष रूप से सही पर, कि प्रणाली के भीतर एक और महत्वपूर्ण क्षेत्र है जो नपुंसक प्रतिक्रियाओं, ध्यान नियंत्रण के निषेध के साथ जुड़ा हुआ है, और कार्य अभ्यावेदन अद्यतन करने की सेवा में काम कर रहे स्मृति ५६ , ५७ , ५८.

यह स्थापित किया गया है कि थीटा दोलनों के लिए आवश्यक मध्यस्थता तंत्रिका एकीकरण संज्ञानात्मक और उत्तेजित प्रसंस्करण13,16,५९,६०. तंत्रिका संचार इस प्रकार थीटा बैंड में सुदूर न्यूरॉन पहनावे के सिंक्रनाइज़ उत्तेजित करने पर निर्भर कर सकते हैं नेस्टेड तेजी से स्थानीय प्रोसेसिंग६१,६२मध्यस्थता लय के साथ. PLVs cortical क्षेत्रों के बीच चरण निरंतरता को प्रतिबिंबित और आमतौर पर उनके थरथरानवाला synchrony अनुमान के रूप में यह माना जाता है कि दो क्षेत्रों बातचीत जब वे सह६३दोलन किया जाता है । दरअसल, PLV में क्षणिक वृद्धि तंत्रिका गतिविधि है कि12,20जरूरत तुल्यकालिक बातचीत करने की उंमीद होगी के उन अंतराल में मनाया जाता है । वर्तमान अध्ययन पिछले सबूत की पुष्टि करता है और एसीसी और latPFC के लिए अनुमानित स्रोतों के बीच कार्यात्मक तुल्यकालन के लिए spatio-लौकिक शोधन कहते हैं । पिछले रिपोर्टों६४के अनुरूप, वर्तमान परिणाम संकेत मिलता है कि PLVs और Stroop कार्य में गैरजरूरी परीक्षणों पर निरंतर बढ़ रहे हैं । उच्च लौकिक परिशुद्धता के साथ इन दो क्षेत्रों के बीच चरण तुल्यकालन को बढ़ाता है, इन निष्कर्षों के विरोध की निगरानी खाते का विस्तार और संकेत मिलता है कि उनकी बातचीत के बाद विशेष रूप से प्रमुख है ~ ३५० गैरजरूरी परीक्षणों पर एमएस । इस संज्ञानात्मक एकीकरण चरण के दौरान, औसत दर्जे का और पार्श्व ललाट cortices अधिक कठिन काम ध्यान पर मांगों भव्य शर्तों के दौरान व्यवहार प्रदर्शन का समर्थन करने के लिए बातचीत करने की संभावना है, प्रतिक्रिया अवरोध, और काम स्मृति । fMRI-आधारित कार्यात्मक कनेक्टिविटी अध्ययनों से व्यापक सबूत इंगित करता है कि इन cortical क्षेत्रों के रूप में एक गतिशील, इंटरैक्टिव cingulo-opercular नेटवर्क है कि ऊपर से नीचे संज्ञानात्मक नियंत्रण६५,६६का समर्थन करता है, ६७. अधिक मोटे तौर पर, मस्तिष्क एक अनुकूली और सुसंगत तरीके से वितरित neurofunctional प्रणालियों के लचीला और गतिशील तुल्यकालन६८,६९के माध्यम से पर्यावरण की मांगों पर प्रतिक्रिया का अनुकूलन ।

वर्तमान अध्ययन में प्रयुक्त anatomically-विवश मेग दृष्टिकोण पूरक इमेजिंग विधियों के संयोजन पर निर्भर करता है । यह तंत्रिका गतिविधि के spatio-लौकिक अनुक्रम को चिह्नित कर सकते हैं और संज्ञानात्मक नियंत्रण की सगाई के दौरान शीर्ष नीचे प्रभाव को एकीकृत करने के लिए महत्वपूर्ण लंबी दूरी की बातचीत की गतिशीलता में अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकते हैं. मेग संकेत synaptic धाराओं सीधे दर्शाता है, जो उच्च लौकिक परिशुद्धता के साथ के भीतर और neurofunctional प्रणालियों के पार सह-थरथरानवाला बातचीत के बारे में परिकल्पना परीक्षण के लिए अनुमति देता है । इसके अलावा, इस विधि औषधीय जोड़तोड़ के लिए उपयुक्त है क्योंकि यह vasoactive निराधार के लिए अतिसंवेदनशील नहीं है । इस प्रयोगशाला से अनुसंधान और दूसरों को इंगित करता है कि अग्रिम मध्यस्थता संज्ञानात्मक नियंत्रण कार्य विशेष रूप से शराब नशा करने के लिए असुरक्षित हैं17,18,19,20,23 ,24,७०,७१,७२,७३,७४। वर्तमान अध्ययन से पता चलता है कि तीव्र शराब नशा विरोधी प्रतिक्रिया विरोध क्षेत्रों में गतिविधि कम हो जाती है । इसके अलावा, शराब बाधित सह दोलनों20,७५ कि आबाद बिगड़ा या maladaptive प्रतिक्रिया दमन हो सकता है । एक परिणाम के रूप में, नशा व्यक्तियों की कमी आत्म नियंत्रण अवरोध जो बाध्यकारी पीने के लिए योगदान और शराब25,26,७६निर्भरता के विकास के लिए हो सकता है में जिसके परिणामस्वरूप नियंत्रित । संक्षेप में, तुल्यकालिक सह दोलनों का अनुमान एक विशेष संज्ञानात्मक मांग से लगे तंत्रिका प्रणालियों के वास्तविक समय बातचीत को रोशन कर सकते है और एक यथार्थवादी मस्तिष्क आधारित मॉडल को सूचित कर सकते हैं । वे नेटवर्क के पार शराब चुनौती के लिए चयनात्मक संवेदनशीलता विशेषताएं और औषधीय प्रभाव के लिए व्यक्तिगत भेद्यता के रूप में की सेवा कर सकते हैं ।

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Disclosures

लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

इस काम को राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान (R01-AA016624) द्वारा समर्थन दिया गया है. हम उसके महत्वपूर्ण योगदान के लिए डॉ संजना Kovacevic के आभारी हैं ।

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

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