Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

هذه التجربة يستخدم أسلوب تقييد تشريحيا ماجنيتونسيفالوجرافي (أميج) لدراسة ديناميات متذبذبة الدماغ وتتسق وظيفي طويل المدى أثناء مشاركة التحكم المعرفي كدالة للتسمم بالكحول الحاد.

Abstract

صنع القرار يعتمد على التفاعلات الدينامية لمناطق الدماغ أساسا أمامي، ووزعت. أدلة مستفيضة من الدراسات الفنية التصوير بالرنين المغناطيسي (الرنين المغناطيسي الوظيفي) يشير إلى أن الأمامي cingulate (لجنة التنسيق الإدارية) وكورتيسيس prefrontal الأفقي (لاتبفك) العقد الأساسي سوبسيرفينج التحكم المعرفي. ومع ذلك، بسبب قرارها الزمنية المحدودة، الرنين المغناطيسي الوظيفي لا تعكس بدقة توقيت وطبيعة تفاعلها المفترضة. يجمع هذه الدراسة النمذجة المصدر وزعت إشارات دقيقة وقتيا ماجنيتونسيفالوجرافي (MEG) مع الهيكلية التصوير بالرنين المغناطيسي في شكل الدماغ أفلام "إلى: (1) تقدير المناطق القشرية تشارك في مراقبة المعرفية (" أين ")، (2) تميز تسلسلها الزمني ("متى")، و (3) تحديد مقدار متذبذبة ديناميات تفاعلاتها العصبية في الوقت الحقيقي. تدخل ستروب ارتبط بأكبر قوة ثيتا المتصلة بالحدث (4-7 هرتز) في لجنة التنسيق الإدارية أثناء الكشف عن التعارض تليها حساسية المستمر للمطالب المعرفية في لجنة التنسيق الإدارية ولاتبفك أثناء إعداد التكامل والاستجابة. وكشف تحليل تأمين المرحلة كووسسيلاتوري التفاعلات بين هذه المجالات مشيراً إلى التزامن العصبية على زيادة في الفرقة ثيتا أثناء المحاكمات الملائم الذي يحفز الصراع. هذه النتائج تؤكد أن الذبذبات ثيتا أساسيان للمزامنة البعيدة المدى اللازمة لدمج التأثيرات من أعلى إلى أسفل خلال التحكم المعرفي. ويعكس ميج يربك النشاط العصبي مباشرة، مما يجعلها مناسبة للمعالجات الدوائية على النقيض من الرنين المغناطيسي الوظيفي حساسة فعال في الأوعية. في هذه الدراسة، كانوا يشربون اجتماعية صحية إعطاء جرعة الكحول المعتدل والغفل في تصميم ضمن هذا الموضوع. التسمم الحاد يخفف ثيتا سلطة ستروب الصراع و dysregulated ذبذبات المشترك بين لجنة التنسيق الإدارية ولاتبفك، مما يؤكد أن الكحول مضر بالتزامن العصبية سوبسيرفينج التحكم المعرفي. أنها تتعارض مع السلوك الموجه بالهدف الذي قد ينتج عن نقص ضبط النفس، المساهمة في الشرب القهري. وخلاصة القول، هذا الأسلوب يمكن أن توفر نظرة ثاقبة التفاعل في الوقت الحقيقي أثناء المعالجة المعرفية، ويمكن أن تميز حساسية الانتقائي للتحدي الدوائية عبر الشبكات العصبية ذات الصلة.

Introduction

والهدف العام لهذه الدراسة دراسة آثار التسمم الكحول الحاد على التغييرات الزمانية في ديناميات متذبذبة الدماغ والتكامل الوظيفي طويلة المدى خلال التحكم المعرفي. المتعدد الوسائط العاملين التصوير نهج يجمع بين ماجنيتونسيفالوجرافي (MEG) والهيكلية التصوير بالرنين المغناطيسي (التصوير بالرنين المغناطيسي) لتوفير نظرة ثاقبة العصبية أساس صنع القرار مع عالية الدقة الزمنية، وعلى مستوى نظام تفاعلي.

سلوك مرن يجعل من الممكن للتكيف مع المطالب السياقية المتغيرة واستراتيجياً بالتبديل بين المهام المختلفة وشروط الاتفاق مع المقاصد والأهداف. القدرة على منع الردود التلقائية صالح الإجراءات ذات الصلة بالهدف ولكن غير المعتاد جانبا أساسيا من التحكم المعرفي. وتوحي الأدلة واسعة هو سوبسيرفيد بشبكة القشرية الغالب أمامي، مع القشرة cingulate الأمامي (لجنة التنسيق الإدارية) كعقدة مركزية في هذه الشبكة التفاعلية1،2،،من34. بينما الاتصال التشريحية وفيرة بين لجنة التنسيق الإدارية وكورتيسيس الأمامية الجانبية هو وصف جيد5،6، الخصائص الوظيفية للاتصال بين هذه المناطق أثناء التحكم المعرفي، اختيار الاستجابة والتنفيذ، وهي سوء فهم.

الصراع مؤثرة جداً رصد نظرية7،8 يقترح أن التحكم المعرفي ينشأ من تفاعل دينامي بين كورتيسيس prefrontal الآنسي والوحشي. يرمي هذا الحساب أن لجنة التنسيق الإدارية يرصد الصراع بين تمثيلات المتنافسة، ويشرك قشرة prefrontal الأفقي (لاتبفك) لتنفيذ مراقبة الاستجابة والأداء الأمثل. ومع ذلك، هذا الحساب هو أساسا استناداً إلى دراسات التصوير بالرنين المغناطيسي (الرنين المغناطيسي الوظيفي) الوظيفية باستخدام الإشارة (غامق) يعتمد مستوى بين الدم الأوكسجين. إشارة جريئة الرنين المغناطيسي الوظيفي أداة رسم خرائط مكانية ممتازة، ولكن قرارها الزمنية محدودة لأنه يعكس التغيرات الفسيولوجية الإقليمية باقتران neurovascular وساطة. ونتيجة التغييرات إشارة جريئة تتكشف مقياس كثير أبطأ وقت (بالثواني) من الأحداث العصبية (بالمللي ثانية) الأساسية9. وعلاوة على ذلك، إشارة جريئة هي حساسة للكحول تأثيرات فعال في الأوعية10 وقد لا تمثل بدقة حجم التغيرات العصبية، مما يجعله أقل ملاءمة للدراسات المتعلقة بالتسمم بالكحول الحاد. ولذلك يفترض التفاعل بين كورتيسيس prefrontal الآنسي والوحشي ووعيها بالحاجة التسمم بالكحول لفحصها بالطرق التي تسجل الأحداث العصبية بطريقة محددة زمنياً. ميج قد حل زمني ممتاز نظراً لأنه يعكس مباشرة التيارات بوستسينابتيك. مقيدة تشريحيا ميج (أميج) المنهجية المستخدمة هنا هو اتباع نهج متعدد الوسائط الذي يجمع بين توزيع النمذجة مصدر الإشارات ميج مع الهيكلية التصوير بالرنين المغناطيسي. أنها تسمح للتقدير من حيث تحدث التغييرات متذبذبة الدماغ المتصلة بالصراع والمشروبات، وعلى فهم التسلسل الزمني ("عند") من المكونات العصبية المعنية.

صنع القرار يعتمد على التفاعلات بين مناطق الدماغ الموزعة التي تقوم بشكل حيوي أن التعامل مع الطلبات المتزايدة على التحكم المعرفي. إحدى الطرق لتقدير التغيرات ذات الصلة بالحدث في التزامن البعيد المدى بين المنطقتين القشرية حساب مرحلة اقتران كمؤشر على ذبذبات المشارك11،12. تطبق هذه الدراسة تحليلاً لتأمين مرحلة اختبار الركيزة الأساسية للصراع رصد النظرية بدراسة التفاعلات كووسسيلاتوري بين لجنة التنسيق الإدارية ولاتبفك. ذبذبات العصبية في مجموعة ثيتا (4-7 هرتز) المقترنة مع عنصر التحكم المعرفي، وقد اقترحت كآلية أساسية لدعم التزامن البعيد المدى اللازمة للتجهيز المعرفي من أعلى إلى أسفل13،14، ،من 1516. يتم إنشاؤها في المناطق بريفرونتال كدالة لصعوبة المهمة، وهي يخفف إلى حد كبير من الكحول الحاد التسمم17،18،،من1920.

ويرتبط تناول الكحول المفرط الطويل الأجل مع طائفة من العجز الإدراكي مع الدوائر prefrontal يجري المتضررة خاصة21،22. تسمم الكحول الحاد ضار للتحكم المعرفي في ظروف تزايد صعوبة أو غموض، أو تلك التي تحفز استجابة التعارض17،،من2324. التي تؤثر على عملية صنع القرار، الكحول قد تتداخل مع السلوك الموجه بهدف، وقد تسفر عن ضبط النفس الفقيرة وزيادة شرب، وقد تسهم أيضا في حركة المرور أو العمل المتصلة بالمخاطر25،26،27 . هذه الدراسة تستخدم نهج أميج لقياس النشاط متذبذبة في الفرقة ثيتا، والتزامن بين المجالات التنفيذية الرئيسية مع الأزمنة ممتازة. ويتم فحص آثار الكحول على نشاط ثيتا وذبذبات المشترك بين لجنة التنسيق الإدارية ولاتبفك كدالة للصراع بمهمة التدخل ستروب. نحن افترض أن المطالب المعرفية المتزايدة المرتبطة بالتزامن وظيفية أكبر، وأن التقلبات الناجمة عن الكحول من النشاط المتزامن كورتيسيس prefrontal الآنسي والوحشي يكمن وراء ضعف في التحكم المعرفي.

Protocol

هذا البروتوكول التجريبي وافقت عليه "لجنة حماية المواد البشرية" في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو.

1-على البشر

  1. تجنيد المتطوعين الكبار اليد اليمنى سليم والحصول على موافقتها، والشاشة لهم على تضمين/استبعاد المعايير.
    ملاحظة: في هذه الدراسة، عشرون من الأفراد الشباب وصحية (يعني ± الانحراف المعياري [SD] العمر = 25.3 ± 4.4 سنوات) موظفا بمن فيهم النساء 8 الذين يشربون باعتدال، الذين تم في المعاملة أو القبض على المخدرات أو الكحول الجرائم ذات الصلة، الذين لا يبلغون ابدأ الأعراض المتعلقة بالإدمان على الكحول في "اختبار فحص إدمان الكحول ميشيغان قصير"28، الذين لا يدخنون أو استخدام المواد غير المشروعة، الذين ليس لديهم تاريخ من اضطرابات عصبية أو أي من المشاكل الصحية الحالية، والذين هم الدواء مجاناً وليس لديهم الكائنات المغناطيسية الداخلية أو يزرع.

2. التصميم التجريبي

  1. مسح كل مشارك أربع مرات، بما في ذلك ثلاث دورات ميغ (جلسة تمهيدية لا المشروبات ودورتين المشروبات التجريبية التي تدار الكحول ووهمي بطريقة وازنت)، وواحد في هيكلية التصوير بالرنين المغناطيسي.
    ملاحظة: في هذا التصميم في هذا الموضوع، المشاركين بمثابة عناصر التحكم الخاصة بهم من خلال المشاركة في دورات كل من الكحول ووهمي. هذا التصميم يقلل التباين الخطأ، ويزيد من قوة إحصائية بالتقليل من تأثير تقلب الفردية في تشريح الدماغ، وأنماط النشاط واستقلاب الكحول.

3-جمع ميج بالأشعة

  1. أداء دورة إطلاعية.
    1. أثناء الجلسة التمهيدية الأولى، إدارة الاستبيانات للحصول على مزيد من المعلومات حول التاريخ الطبي المشاركين، على أنماط الشرب وشدة الأعراض المتعلقة بالإدمان على الكحول28،29، تاريخ الأسرة 30من إدمان الكحول، والسمات الشخصية، بما في ذلك الاندفاع31،32.
    2. القيام تسجيل أولى في الماسح الضوئي ميج بعد البروتوكول هو موضح أدناه في الخطوات 3.2 و 3.3 و 3.5. لا توفر أي المشروبات. شرح المهمة وتشغيل الإصدار ممارسة المشاركين مما يسمح الحصول على وأطلع معها مسبقاً.
      ملاحظة: التأقلم للحالة التجريبية يخدم غرض التقليل من الآثار المحتملة الناجمة عن حالة الاستثارة33، مما يساوي بين الكحول اللاحقة ودورات الغفل في هذا البعد.
  2. إجراء دورات تجريبية الكحول/الغفل.
    ملاحظة:     اتبع نفس الإجراءات التجريبية خلال الدورات سواء من الكحول أو الغفل باستثناء المشروبات التي تدار. موازنة أمر المشروبات التي تدير المشروبات الكحول أولاً إلى أحد نصف المشاركين والوهمي للنصف الآخر في ترتيب عشوائي.
    1. لدى وصولهم إلى مختبر ميج، تشغيل تفحص اختبار موجز بوضع المشارك في الماسح الضوئي والتحقق من القنوات مغنطة الممكنة. قياس الوزن. شاشة لهم مع فشلهما إلكترونية. الاستعلام منها عن الامتثال للمتطلبات الامتناع عن الكحول ح 48 ومن الأغذية من أجل ح 3 قبل التجربة.
    2. جمع عينات البول للوحة اختبار المخدرات متعددة من جميع المشاركين واستبعاد أولئك الذين اختبار إيجابي لأي دواء. وبالإضافة إلى ذلك، تحقق من المشاركين الإناث للحمل ببول اختبار واستبعاد أولئك الذين اختبار إيجابية أو إذا كانوا يشتبهون في أنها قد تكون حاملا.
    3. تقييم التغيرات الدينامية في ذاتي آثار الكحول من قبل المشاركين تسألك أن معدل مشاعرهم لحظة والدول مقياس موحد34 قبل الشرب وفي مناسبتين إضافية خلال التجربة-على أطرافهم تصاعدي (~ 15 دقيقة بعد استهلاك المشروبات) واطرافهم تنازلي منحنى تركيز الكحول التنفس (براك)، بعد ميج تسجيل.
    4. إدارة تشغيل المهمة ستروب ممارسة على كمبيوتر محمول مع برنامج العرض حافزا التأكد من أن المشاركين فهم المهمة قبل التسجيل.
      ملاحظة: ويجمع هذا الإصدار من المهمة ستروب القراءة ولون التسمية (الشكل 1). الشرط الملازم يتكون من عبارة اللون (أي، الأحمر، الأخضر، الأزرق، الأصفر) التي يتم طباعتها في مطابقة لون الخط (أي كلمة "الخضراء" مطبوعة باللون الأخضر). في الشرط غير متناسبة، تتم طباعة عبارة لون لون تطابق معناها (أي كلمة "الخضراء" مطبوعة باللون الأصفر). أطلب من المشاركين بالضغط على أحد الأزرار الأربعة المقابلة للون الخط كلما كلمة مكتوبة بالألوان، أو عند كلمة مكتوبة باللون الرمادي، للضغط زر المقابل لمعنى كلمة18،23.
  3. إعداد تسجيل ميج/EEG.
    ملاحظة:     وقد وصف تفاصيل عن اقتناء البيانات ميج في المنشورات السابقة35،،من3637.
    1. موقف كاب EEG أو فردية التخطيط الدماغي أقطاب على رئيس المشارك، والتحقق من أن جميع ممانعات أدناه 5 kΩ.
    2. إرفاق الملفات المؤشر (HPI) منصب رئيس على جانبي الجبهة وخلف الإذن كل.
      ملاحظة: هذه الخطوة غير محددة للنظم نيوروماج.
    3. رقمنة مواقع النقاط الاعتماد بما في ذلك ناسيون ونقطتين برياوريكولار، مواقف HPI اللفات، أقطاب EEG، والحصول على عدد كبير من النقاط الإضافية (~ 200) تحديد شكل الرأس. استخدم هذه المعلومات لتسجيل المشارك مع صور الرنين المغناطيسي التشريحية (الشكل 2).
  4. إدارة المشروبات.
    1. إعداد المشروبات الكحول بخلط الفودكا نوعية ممتازة مع عصير البرتقال المثلجة (25% v/v)، على أساس الجنس والوزن (0.60 غ/كغ الكحول للرجال، والكحول 0.55 غ/كغ للمرأة)، كل مشارك استهداف براك 0.06 في المائة مقابل38. خدمة نفس الحجم من عصير البرتقال في النظارات مع دواليب ممسوح مع الفودكا كمشروب غفل. أطلب من المشاركين لاستهلاك المشروبات في حوالي 10 دقيقة.
    2. تحقق براك المشتركين مع فشلهما بدءاً من ~ 15 دقيقة بعد شرب، وبعد ذلك كل 5 دقائق حتى أنها تدخل في دائرة التسجيل. حيث لا يمكن استخدام الأجهزة الإلكترونية في غرفة محمية، استخدم اختبار الكحول لعاب، الذي يتألف من مسحه القطن مشبعة باللعاب ويتم إدراجها في وعاء يوفر قراءات.
  5. الحصول على بيانات ميج/EEG.
    1. الموقف المشترك بشكل مريح في الماسح الضوئي. نظراً للنشاط بريفرونتال باهتمام خاص، ضمان أن يتم وضع المشارك حيث أن صفحته/صفحتها الرأس هو لمس أعلى الخوذة وهو الانحياز على طول الجبهة.
      ملاحظة: موقف رئيس يمكن أن تؤثر على تقديرات النشاط في نواح هامة نظراً لانخفاض التدرجات المجال المغناطيسي مع مكعب المسافة بين أجهزة الاستشعار و مصادر الدماغ39.
    2. قم بتوصيل لفائف HPI وجميع الأقطاب لمساهماتهما في الماسح الضوئي. وضع منصات الاستجابة بحيث يمكن الضغط على الأزرار بشكل مريح. التأكد من أن الخط مقروءاً بوضوح على شاشة العرض أمام المشاركين.
    3. مرة أخرى في غرفة التحكم، تحقق من أن الاتصال الداخلي يعمل بشكل صحيح. أذكر المشارك إلى أدنى حد وامض وتجنب الحركات بما في ذلك رئيس الحركة الناجمة عن الحديث. إرشاد المشاركين للرد على الأسئلة عن طريق الضغط على أزرار الرد بدلاً من ذلك.
    4. تحقق من أن يتم تسجيل كافة المشغلات استجابة والتحفيز بشكل صحيح. فحص جميع القنوات للتحف وقياس موضع الرأس في الماسح الضوئي.
    5. البدء في الحصول على البيانات وبدء المهمة. إعطاء فواصل كل دقيقة ~2.5 لبقية العيون. حفظ البيانات بعد إتمام المهمة ومرافقه المشارك خارج دائرة التسجيل.
    6. عندما تم إنهاء المشارك الماسح الضوئي، يكتسب حوالي دقيقتين بيانات من غرفة فارغة كمقياس للضوضاء مفيدة.
    7. أطلب من المشاركين لمعدل ينظر إلى صعوبة المهمة، والمحتوى من المشروبات إيمبيبيد، كيف مخمورا ورأوا، فضلا عن المزاج لحظة ومشاعر34.

4-صورة اقتناء والتعمير القشرية للهيكلية التصوير بالرنين المغناطيسي

  1. الحصول التصوير بالرنين المغناطيسي عالية الدقة تشريحية لكل مشارك، وإعادة بناء سطح القشرية كل مشارك مع فريسورفير البرنامج40،،من4142.
  2. استخدام سطح الجمجمة الداخلية المستمدة من صور الرنين المغناطيسي الهيكلية مجزأة لإنشاء نموذج عنصر حدود لحجم الموصل، الذي يستخدم لتوفير نموذج للحل إلى الأمام الذي يتسق مع كل فرد الدماغ التشريح43 , 44.

5-تحليل البيانات ميج

ملاحظة: تحليل البيانات مع النهج ميج مقيدة تشريحيا الذي يستخدم سطح القشرية أعيد بناؤها كل مشارك لتقييد تقديرات المصدر إلى45،،من40الشريط القشرية46. تيار التحليل يعتمد على وظائف مخصصة مع التبعيات على حزم متاحة للجمهور بما في ذلك FieldTrip47يجلاب48و49من المؤسسات متعددة الجنسيات.

  1. أثناء تجهيزها البيانات، استخدام مرشح تمرير فرقة متساهلة (مثلاً، 0.1-100 هرتز) وبيانات العصر فيما يتعلق ببداية التحفيز في قطاعات تشمل حشوة الفواصل في نهاية كل (مثلاً،-600 إلى 1100 مرض التصلب العصبي المتعدد للفاصل زمني للفائدة التي تمتد-300 إلى 800 مللي ثانية بعد إزالة المسافة البادئة).
  2. إزالة قنوات صاخبة ومسطحة، فضلا عن المحاكمات التي تحتوي على التحف بالفحص البصري واستخدام الرفض على أساس الحد الأدنى. استخدام تحليل المكونات المستقلة48 لإزالة القطع الأثرية اييبلينك ونبض القلب. القضاء على المحاكمات مع استجابات غير صحيحة.
  3. تطبيق Morlet المويجات (الشكل 3)47 لحساب طيف الطاقة المعقدة لكل محاكمة بزيادات 1 هرتز لنطاق التردد ثيتا (4-7 هرتز). قم بإزالة أي التحف إضافية. حساب التباين المشترك الضوضاء من بيانات غرفة فارغة.
  4. اشترك سجل البيانات ميج مع صور الرنين المغناطيسي باستخدام المعلومات رقمنة الرأس (3D) ثلاثي الأبعاد (الشكل 2).
    1. قم بفتح الوحدة النمطية مريلاب.
    2. حدد ملف | فتح | حدد الهيكلية التصوير بالرنين المغناطيسي موضوع.
    3. حدد ملف | الاستيراد | البيانات إيسوتراك | حدد ملف data.fif الخام | جعل نقطة.
    4. حدد Windows | معالم | ضبط معالم الاعتماد حتى شارك في تسجيل البيانات ميج والتصوير بالرنين المغناطيسي مقبولة.
    5. حدد ملف | حفظ.
  5. حساب التقديرات الضوضاء-حساسية تطبيع ثيتا مصدر السلطة والمرحلة مع18،نهج طيفية خرائط إحصائية حيوية50. أعرب ثيتا الأحداث المتصلة مصدر الطاقة كما في المئة مؤشرا على تغير مقارنة بخط الأساس.
  6. إنشاء متوسطات مجموعة ثيتا المتصلة بالحدث مصدر السلطة التي تتحول التقديرات كل مشارك على تمثيل القشرية متوسط51.
  7. تصور تقديرات المصدر على سطح متوسط مبالغ فيها تعزيز الرؤية لتقديرات سولكال (الشكل 4).
    1. فتح برنامج المؤسسات متعددة الجنسيات.
    2. حدد ملف | تحميل سطح | تحميل تضخم متوسط المجموعة فريسورفير القشرية سطح.
    3. حدد ملف | إدارة التراكبات | تحميل شركة الاتصالات السعودية | تحميل بيانات متوسط المجموعة | حدد ملف تحميل من التراكبات المتاحة.
    4. تراكب حدد نوع غيرها.
    5. ضبط مستوى العتبة "مقياس اللون" | إظهار.
    6. عرض أفلام الدماغ ودراسة المراحل الزمانية للتجهيز بتحديد المناطق وإطارات زمنية تتسم بتفعيل أعلى.
  8. إنشاء مناطق غير منحازة للفائدة (رويس) استناداً إلى التقديرات عموما بلغ متوسط المجموعة لإدراج مواقع القشرية مع أبرز مصدر الطاقة. حساب الوقت دورات لكل موضوع، والشرط، والعائد على الاستثمار (الشكل 5).
  9. يقدم تقديرات السلطة مصدر ثيتا التي تم الحصول عليها للتحليل الإحصائي.
    1. استخراج الإطارات الزمنية للفائدة من كل دورة الوقت العائد على الاستثمار، وإجراء تحليل التباين (ANOVA) مع المشروبات (الكحول، الغفل) ونوع المحاكمة (ملائمة، غير متناسبة) ضمن عوامل هذا الموضوع. استخدم اختبار nonparametric التقليب الكتلة المستندة52 لدراسة مقارنات المشروبات وشرط السلطة ثيتا المتصلة بالحدث كقيم جيدا تأمين المرحلة (PLV).
  10. تقدير التغيرات المتعلقة بالمهمة في التزامن البعيد المدى بين البؤر الرئيسية التنشيط في لجنة التنسيق الإدارية ولاتبفك بالحوسبة PLV12. أعرب PLV كتغيير في المائة مقارنة بخط الأساس.
    ملاحظة: PLV مؤشرا من اتساق زاوية المرحلة بين رويس اثنين عبر المحاكمات كما أنه يقيس مدى التي أنها تذبذبت المشترك على تردد معين وفي الوقت الحقيقي (فيلم 1).
  11. حساب العلاقات المتبادلة بين تقديرات النشاط ميج العائد على الاستثمار، ومؤشرات الأداء السلوكي، وعشرات استبيان إبلاغ تفسير نتائج الملاحظة.

النتائج

وتبين النتائج السلوكية أن المهمة ستروب معالجته بنجاح التدخل استجابة لأن الدقة أدنى والرد أوقات أطول في المحاكمات غير متناسبة (الشكل 6). تسمم الكحول خفضت الدقة ولكن لا تؤثر على رد فعل مرات18.

التسلسل الزمانية لل...

Discussion

وتضم المتعدد الوسائط التصوير الطريقة المستخدمة في هذه الدراسة النمذجة المصدر الموزعة من إشارة ميج وقتيا الدقيقة جنبا إلى جنب مع القيود المكانية معكوس التقديرات المستمدة من الهيكلية التصوير بالرنين المغناطيسي كل مشارك. النهج أميج الذي يجمع بين نقاط القوة في هذه التقنيات لتوفير نظرة ثاقب...

Disclosures

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

Acknowledgements

ودعمت هذا العمل تم "المعاهد الوطنية للصحة" (R01-AA016624). ونحن ممتنون للدكتور سانيا كوفاسيفيتش لاسهاماتها الهامة.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
Elekta NeuromagElektaMagnetoencephalography system
1.5 T GE EXCITE HGGeneral ElectricMagnetic Resonance Imaging scanner
Gold Cup ElectrodesOpenBCIElectroencephalography electrodes for optional simultaneous EEG recording
Prep Check Impedance MeterGeneral DevicesCheck electrode impedances
HPI CoilsElektaHead position indicator coils for co-registration
AlcotestDraegerBreathalyzer
Fiber Optic Response PadCurrent Designs, IncMEG-compatible response pad
Grey Goose VodkaBacardiVodka is used during the alcohol session
Orange JuiceNakedOrange juice is used as the beverage during the placebo session as well as mixed with vodka during the alcohol session
Discover Drug Test CardAmerican Screening CorpMulti-screen drug test
QED Saliva Alcohol TestOraSure TechnologiesSaliva alcohol test
Urine Hcg Test StripsJoylivePregnancy test
Short Michigan Alcohol Screening TestSelzer et al., 1975Alcoholism screening questionnaire
Zuckerman Sensation Seeking ScaleZuckerman, 1971Questionnaire: disinhibitory, novelty-seeking, and socialization traits
Eysenck Impulsivity InventoryEysenck & Eysenck, 1978Questionnaire: impulsivity traits
Eysenck Personality QuestionnaireEysenck & Eysenck, 1975Questionnaire: personality traits
Biphasic Alcohol Effects Scale Martin et al., 1993Questionnaire: subjective experience of the effects of alcohol

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. Morecraft, R. J., Tanji, J., Vogt, B. A. . Cingulate neurobiology and disease. , 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. , (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. , (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. , (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. Maltzman, I., Marinkovic, K., Begleiter, H., Kissin, B. . The Pharmacology of Alcohol and Alcohol Dependence. , 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).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

144

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved