Vurdering elev-tilknyttede endringer i geometrisk Coeruleus-mediert opphisselse elicited av Trigeminal stimulering

Summary

For å verifisere om Trigeminal effekter på kognitiv ytelse innebære geometriske coeruleus aktivitet, presenteres to protokoller som tar sikte på å evaluere mulige sammenhenger mellom ytelse og oppgave-relaterte elev størrelse endringer indusert ved å tygge. Disse protokollene kan anvendes på tilstander der det mistenkes at det coeruleus bidraget.

Abstract

Nåværende vitenskapelig litteratur gir bevis for at Trigeminal Sensorimotor aktivitet forbundet med å tygge kan påvirke opphisselse, oppmerksomhet, og kognitiv ytelse. Disse effektene kan skyldes omfattende tilkoblinger av Trigeminal systemet til stigende retikulære aktiveringssystem (ARAS), som noradrenerge neurons av det geometriske coeruleus (LC) tilhører. LC neurons inneholder anslag til hele hjernen, og det er kjent at deres utslipp co-varierer med eleven størrelse. LC-aktivering er nødvendig for fremlokkende oppgaverelaterte mydriasis. Hvis tygge effekter på kognitiv ytelse formidles av LC, er det rimelig å forvente at endringer i kognitiv ytelse er korrelert til endringer i oppgave-relaterte mydriasis. To romanen protokoller er presentert her for å bekrefte denne hypotesen og dokumentere at tygge effekter ikke kan tilskrives aspecific motor aktivering. I begge protokoller, ytelse og elev størrelse endringer observert under bestemte oppgaver er registrert før, kort tid etter, og en halv time etter en 2 min periode på enten: a) ingen aktivitet, b) rytmisk, bilateral håndtak, c) bilateral tygge av myk pellet, og d) bilateral tygge på hard pellet. Den første protokollen måler nivået av ytelse i spotting måltall vises innenfor numerisk matriser. Ettersom opptak av elev størrelse registreres av en passende pupillometer som hemmer synet for å sikre konstant belysningsnivå, evalueres oppgave relatert mydriasis under en Haptic oppgave. Resultater fra denne protokollen avslører at 1) tygge-indusert endringer i ytelse og oppgaverelaterte mydriasis er korrelert og 2) verken ytelse eller mydriasis forsterkes av håndtak. I den andre protokollen, bruk av en bærbar pupillometer tillater måling av eleven størrelse endringer og ytelse under samme oppgave, og dermed gir enda sterkere bevis som skal innhentes om LC engasjement i Trigeminal effekter på kognitiv aktivitet. Begge protokollene har blitt kjørt i det historiske kontoret til Prof. Giuseppe Moruzzi, oppdageren av ARAS, ved Universitetet i Pisa.

Introduction

Hos mennesker er det kjent at tygge quickens kognitiv prosessering^1,2 og forbedrer opphisselse^3,4, Attention⁵, læring og minne^6,7. Disse effektene er forbundet med forkortelse av latencies av kortikale hendelser-relaterte potensialer⁸ og en økning i mengden av flere kortikale og subkortikal strukturer^2,9.

Innenfor skallen nerver, den mest relevante informasjonen opprettholde kortikale Desynchronization og opphisselse bæres av Trigeminal fibre¹⁰, sannsynligvis på grunn av sterke Trigeminal forbindelser til stigende retikulære aktiveringssystem (ARAS)¹¹. Blant ARAS strukturer, den geometriske coeruleus (LC) mottar Trigeminal innganger¹¹ og modulerer opphisselse^12,13, og dens aktivitet covaries med elev størrelse^{14,15,16,17,18}. Selv om forholdet mellom LC hvile aktivitet og kognitiv ytelse er kompleks, oppgave-relatert forbedring av LC aktivitet fører til opphisselse-assosiert¹⁹ elev mydriasis²⁰ og forbedret kognitiv ytelse²¹. Det er pålitelig covariation mellom LC aktivitet og elev størrelse, og sistnevnte er i dag betraktet som en proxy av sentrale noradrenerge aktivitet^{22,23,24,25,26}.

Asymmetrisk aktivering av Sensorimotor Trigeminal grener induserer elev asymmetrier (anisocoria)^27,28, bekrefter styrken av trigemino-coerulear tilkobling. Hvis LC deltar i den stimulerende effekten av å tygge på kognitiv ytelse, kan det påvirke parallelle oppgaverelaterte mydriasis, som er en indikator på LC phasic aktivering under en oppgave. Det kan også påvirke ytelsen, så en korrelasjon kan forventes mellom tygge-indusert endringer i ytelse og mydriasis. Videre, hvis Trigeminal effekter er spesifikke, tygge effekter bør være større enn de elicited av en annen rytmisk motor oppgave. For å teste disse hypoteser, er to eksperimentelle protokoller herved presentert. De er basert på kombinerte målinger av kognitiv ytelse og elev størrelse, utført før og etter en kort periode med tygge aktivitet. Disse protokollene bruke en test som består i å finne måltall vises i numerisk oppmerksomme matriser²⁹, sammen med ikke-Target tall. Denne testen verifiserer oppmerksom og kognitiv ytelse.

Det overordnede målet med disse protokollene er å illustrere at Trigeminal stimulering utløser spesifikke endringer i kognitiv ytelse, som ikke kan tilskrives aspecifically til generering av motor kommandoer og er relatert til elev-tilknyttede endringer i LC-mediert Opphisselse. Anvendelser av protokollene strekker seg til alle atferds forhold der ytelsen kan måles og involvering av LC mistenkes.

Protocol

Alle trinnene følger retningslinjene i etisk komité ved Universitetet i Pisa. 1. deltaker rekruttering Rekruttere et befolkning i henhold til det spesifikke målet med studien (dvs. normale og/eller pasienter, menn og/eller kvinner, unge og/eller eldre). 2. materiale forberedelse Forbered en myk pellet; bruke kommersielt tilgjengelig tyggegummi (tabell av materialer; Initial hardhet = 20 Shore OO). Forbered en h…

Representative Results

Figur 4 viser et representativt eksempel på resultatene som ble oppnådd når protokoll 1 ble brukt på ett enkelt emne (46 år gammel, hunn). PI ble økt kort tid etter å ha tygget (T7) både en hard (fra 1,73 nummen/s til 2,27 nummen/s) og myk pellet (fra 1,67 nummen/s til 1,87 nummen/s) (Figur 4a). Men 30 min senere (T37), den økte ytelsen opprettholdt bare for hard pellet. På den annen side, både mangel på aktivitet og håndtaket øvel…

Discussion

Protokollene som presenteres i denne studien tar for seg de akutte virkningene av Sensorimotor Trigeminal aktivitet på kognitiv ytelse og rollen til LC i denne prosessen. Dette emnet har noen relevans, med tanke på at 1) under aldring, forringelse av tygge aktivitet samsvarer med kognitiv forfall^32,33,34; mennesker som bevarer oral helse er mindre utsatt for nevrodegenerative fenomener; 2) malocclusion og tann trekking induser…

Materials

Anti-stress ball	Artengo, Decathlon, France	TB600
Chewing gum	Vigorsol, Perfetti, Italy	Commercially available product
Infrared Camera-Wearable pupillometer	Pupil Labs, Berlin, Germany	Pupil Labs headset
Pupillographer	CSO, Florence, Italy	MOD i02, with chin support
Silicon rubber	Prochima, Italy	gls50
Software for pupil detection – wearable pupillometer	Pupil Labs, Berlin, Germany	Pupil Labs headset
Tangram Puzzle	Città del Sole srl, Milano, Italy	Tangram Puzzle
Wearable pupillometer	Pupil Labs, Berlin, Germany	Pupil labs model	Dimension of the frame: 13.5 x 15.5cm