알코올 중독 인지에 관한 컨트롤 중 전 두 엽 신경 Synchrony의 중단

Summary

이 실험은 급성 알코올 중독의 기능으로 인지 컨트롤의 약혼 하는 동안 뇌 진동 역학과 장거리 기능 synchrony를 검사 하는 해부학 제한 magnetoencephalography (aMEG) 메서드를 사용 합니다.

Abstract

의사 결정 분산, 주로 정면 뇌 영역의 동적 상호 작용에 의존합니다. 기능성 자기 공명 영상 (fMRI) 연구에서 광범위 한 증거 앞쪽 대상 (ACC)와 측면 전 두 엽 외피가 (latPFC) 인지 컨트롤 실천과 필수 노드는 나타냅니다. 그러나, 그것의 한정 된 시간 해상도 때문에 fMRI 수 없습니다 정확 하 게 반영 타이밍 및 그들의 추정 된 상호 작용의 본질. 현재 연구를 “뇌 영화”의 형태로 구조 MRI 일시적으로 정확한 magnetoencephalography (멕) 신호의 분산된 소스 모델링 결합: (1) 추정 피 질 영역 인지 제어에 관련 된 (“어디 에”), (2) 특성 그들의 일시적인 순서 (“때”), 그리고 (3) 실시간으로 그들의 신경 상호 작용의 진동 역학 계량. 룹 간섭 지속적인된 감도 ACC에 latPFC 인지 요구를 통합 및 응답 준비 중 이어서 충돌 감지 시 ACC에 큰 이벤트 관련 세타 (4-7 Hz) 파워와 연관 되었다. 위상 잠금 분석 충돌 유도 조화 실험 세타 밴드에 그들의 증가 신경 synchrony를 나타내는 이러한 영역 간의 상호 작용을 co-oscillatory 밝혔다. 이러한 결과 세타 진동은 장거리 동기화 인지 제어 중 하향식 영향을 통합 하는 데 필요한 기본적인 확인 합니다. 멕 적합 하 게 달리는 fMRI 약리 조작 vasoactive 직접 신경 활동 혼동 한다 반영 한다. 현재 연구에서 건강 한 사회 술 꾼 내 주제 디자인에 온건한 알콜 투여 및 위약 부여 했다. 급성 중독 세타 전원을 룹 ACC와 latPFC, 알코올은 실천과 인식 제어 하는 신경 synchrony에 해로운 확인 사이 충돌 및 dysregulated 공동 진동 감쇠. 그것은 목표 지시 행동 강 박 음주에 기여 하 고 부족 한 자기 통제에서 발생할 수 있습니다 방해 합니다. 요컨대에서,이 인지 처리 하는 동안 실시간으로 상호 작용에 대 한 통찰력을 제공할 수 있습니다 메서드와 관련 신경 네트워크를 통해 약리 도전 선택적 감도 특성을 수 있습니다.

Introduction

이 연구의 전반적인 목표는 뇌 진동 역학과 인지 제어 중 장거리 기능 통합 spatio 시간적 변화에 급성 알코올 중독의 효과 살펴보는 것입니다. 고용된 multimodal 접근을 이미징 magnetoencephalography (멕) 및 구조 자기 공명 영상 (MRI) 고정밀 시간 및 대화형 시스템의 수준에서 의사 결정의 신경 기초에 대 한 통찰력을 제공을 결합 합니다.

유연한 동작 하면 상황별 요구 변화에 적응 하 고 다른 작업 및 의도 및 목표와 요구 사항을 전략적으로 전환할 수 있습니다. 목표 관련 하지만 비 습 관성 행동에 찬성 하 여 자동 응답을 억제 하는 용량 인지 컨트롤의 필수적인 부분입니다. 광범위 한 증거 주로 정면 외피 네트워크, 이전 대상 피 질 (ACC)이 대화형 네트워크^1,2,,34에서 중앙 노드로 하 여 subserved는 건의 한다. ACC와 측면 정면 외피가 사이의 풍부한 해부학 적 연결 잘 설명된^5,6, 인지 컨트롤, 응답 선택 하는 동안이 지역 간의 통신의 기능적 특성은 그리고 실행은 제대로 이해.

매우 영향력 있는 충돌 감시 이론^7,8 제안 인지 제어 중간과 측면 전 두 엽 외피가 간의 동적 상호 작용에서 발생 합니다. 이 계정 purports ACC 경쟁 표현 사이 충돌을 모니터링 하 고 측면 전 두 엽 피 질 (latPFC) 응답 컨트롤을 구현 하 고 성능을 최적화에 종사. 그러나,이 계정은 주로 혈액 산소 수준 의존 (BOLD) 신호를 사용 하 여 기능적 MRI (fMRI) 연구에 근거한 다. FMRI 대담한 신호는 우수한 공간 매핑 도구, 하지만 neurovascular 커플링에 의해 중재 지역 hemodynamic 변화를 반영 하기 때문에 시간적 해상도 제한 됩니다. 그 결과, 대담한 신호 변경 규모로 훨씬 느린 시간 (초) 기본 (밀리초)에서 신경 이벤트⁹보다 전개. 또한, 대담한 신호는 알코올의 vasoactive 효과¹⁰ 그리고 급성 알코올 중독의 연구에 덜 적합 하 게 신경 변화의 크기를 정확 하 게 대표 하지 않을 수 있습니다. 따라서, 중간과 측면 전 두 엽 외피가 일시적으로 정확한 방식으로 신경 이벤트를 기록 하는 방법으로 검사할 수 알코올 중독 필요에 그것의 감도 사이 추정 된 상호 작용. 멕은 우수한 시간적 해상도 postsynaptic 전류 직접 반영. 여기 고용 해부학 제약 멕 (aMEG) 방법론을 결합 하 여 복합 접근 배포 구조 MRI로 멕 신호 소스 모델링입니다. 시간적 순서 (“때”) 관련 된 신경 구성 요소를 이해 하 고 여기서 발생 하는 충돌-그리고 음료-관련 된 뇌 진동 변경의 추정에 대 한 수 있습니다.

의사 결정 인지 제어에 증가 요구 처리를 동적으로 종사 하는 분산 된 뇌 영역의 상호 작용에 의존 합니다. 한 두 외피 지역 사이 장거리 synchrony에서 이벤트 관련 변경 추정 방법은 그들의 공동 진동^11,12의 색인 커플링 그들의 단계를 계산 하. 현재 연구 이론 ACC와 latPFC 사이 co-oscillatory 상호 작용을 검사 하 여 모니터링 하는 충돌의 기본 교리를 테스트 하는 위상 잠금 분석 적용. 세타 범위 (4-7 Hz)에서 신경 진동 인지 컨트롤과 연결 된 고 탑-다운 인지 처리^{13,14에 필요한 장거리 동기화를 지 원하는 기본 메커니즘으로 제안 되어 15,16}. 그들은 작업 어려움의 기능으로 전 두 엽 영역에서 생성 되 고 크게 급성 알코올 중독^17,18,,1920에 의해 감쇠.

장기간 과도 한 알코올 섭취와 되 고 특히 영향을 받는^21,22엽 회로 인식 적자의 범위와 연결 됩니다. 급성 알코올 중독 증가 어려움, 모호성, 또는 응답 호환성^17,,2324를 유도 하는 그의 조건에서 인지 제어에 유해 하다. 의사 결정에 영향을 미치는 알코올 목표 지시 동작을 방해할 수 있습니다., 불 쌍 한 자기 통제에서 증가 음주, 그리고 트래픽 또는 업무 관련 위험^{25,26,27에도 기여할 수 있습니다.} . 현재 연구 세타 밴드와 우수한 시간적 해상도 주 집행 영역 사이의 synchrony에서 진동 활동을 측정 하는 aMEG 접근을 사용 합니다. 세타 활동 및 ACC는 latPFC 사이 공동 진동에 알코올의 영향 elicited 룹 간섭 작업에 의해 충돌의 기능으로 검사 합니다. 우리는 증가 인지 수요와 큰 기능 synchrony 연결 그 알코올 유발 dysregulation 중간과 측면 전 두 엽 외피가의 동기 활동의 기초가 인지 제어에 장애 가설.

Protocol

이 실험 프로토콜, 샌디에고가 주 대학에 인간의 과목 보호 위원회에 의해 승인 되었습니다. 1. 인체 건강 한 오른 손잡이 성인 자원 봉사자를 모집 하 고 그들의 동의 얻을 포함/제외 기준에 그들을 화면.참고: 이 연구, 20 젊고, 건강 한 개인에서에서 (± 표준 편차 [SD] 나이 의미 = 25.3 ± 4.4 년) 포함 8 여자 결코 치료에 또는 없음 보고서 관련된 범죄, 약물 …

Representative Results

행동 결과 그 룹 작업 성공적으로 조작 응답 간섭 때문에 정확도 낮은 응답 조화 실험 (그림 6)에 가장 긴 시간을 나타냅니다. 알코올 중독 정확도 저하 하지만 반응 시간18에 영향을 미치지 않았다. AMEG 방식으로 공개 하는 세타 주파수 대역에서 활동 spatio 시간적 순서는 전반적인 인지 ?…

Discussion

이 연구에 사용 된 방법 이미징 multimodal 각 참가자의 구조상 MRI에서 파생 하는 역 추정의 공간 제약 함께 일시적으로 정확한 멕 신호의 분산된 소스 모델링 구성 되어 있습니다. AMEG 접근 진동 역학의 spatio 시간적 단계 인지 제어 실천과 장거리 통합에 대 한 통찰력을 제공 하기 위해 이러한 기술의 장점을 결합 합니다. 제공 합니다 다른 neuroimaging 기술 보다 더 큰 시간 정밀도 같은 초^9…

Materials

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