Name: disruption of frontal lobe neural synchrony during cognitive control by alcohol intoxication
Uploaded: 2019-02-06T15:00:00
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この作品は、健康の国民の協会 (R01 AA016624) によってサポートされています。彼女の重要な貢献のため博士三社ジャンニコバチェビッチに感謝しております。

この実験的なプロトコルは、カリフォルニア大学サンディエゴ校で人間の被験者保護委員会によって承認されています。
1. 被験者
<ol><li>右利き成人健常者を採用、その同意を得る、包含/除外基準にそれらの画面します。 注:この研究では、20 の若い、健康な個人 (平均 ± 標準偏差 [SD] 年齢 = 25.3 ± 4.4 歳) など 8 人の女性は、決して治療を受けてまたは逮?...

マルチ モーダル イメージング本研究で使用されるメソッドには、各参加者の構造 MRI から派生した逆推定値の空間的制約と時間的正確な提案と MEG 信号の分散ソース モデルが装備されています。ひらやままどかのアプローチは、振動ダイナミクスの時空間的段階とヒトの認知制御長距離の統合への洞察力を提供するためにこれらの手法の長所を組み合わせたものです。このメソッドなど他の...

本研究の全体的な目標は、急性アルコール中毒による脳振動ダイナミクスと認知制御中長距離の機能統合の時空間的変化の影響を調べることです。採用のマルチ モーダル イメージング手法を組み合わせた脳磁図 (MEG) と構造の磁気共鳴画像 (MRI) とインタラクティブ システムのレベルの時間精度の高い意思決定の神経基盤に洞察力を提供します。
柔軟な動作は、コンテキストの要求の変化に適応し、さまざまなタスクと要件の意図と目標に一致して戦略的に切り替えることが可能になります。目標に関連するが非習慣性のアクションを支持して自動応答を抑制する能力は、認知制御の重要な側面です。広範な証拠を示唆ことそれは群主に前頭皮質ネットワークは、この対話型ネットワーク1,2,3,4の中央ノードと前帯状皮質 (ACC)。ACC と外側の前頭皮質の間豊富な解剖学的接続はよく説明5,6、認知制御、反応選択の間にこれらの地域の間の通信の機能特性実行が不十分な理解します。
理論7、8を監視非常に影響力の競合は、認知制御が内側と外側前頭前皮質の動的な相互作用から起こることを提案します。このアカウントには、ACC が競合する表現の間の競合を監視し、応答制御を実装し、パフォーマンスを最適化する外側前頭前皮質 (latPFC) を行っていますが写っています。ただし、このアカウントは主に血液酸素化レベル依存 (BOLD) 信号を用いた機能的 MRI (fMRI) 研究に基づいています。FMRI 大胆な信号は優れた空間マッピング ツール、神経血管結合を介した地域の循環動態の変動を反映するため、その時間の分解能が制限されます。その結果、BOLD 信号変化は多く遅い時間の尺度 (単位は秒) 基になる (単位はミリ秒) ニューラル イベント9より展開します。また、大胆な信号はアルコールの血管作動性効果10に敏感で、急性アルコール中毒の研究に適さなくなる神経の変化の大きさを正確に表さない可能性があります。内側と外側の前頭皮質、一時的に正確な方法で神経のイベントを記録する方法によって調べられるアルコール中毒の必要性への感度のため、推定される相互作用。メグは優れた時間分解能を以来、それは直接シナプス電流を反映しています。ここ採用解剖学的に制約のあるメグ (ひらやままどか) 方法を組み合わせたマルチ モーダル アプローチ分散構造 MRI と MEG 信号の震源のモデル化です。どこの競合・飲料関連脳律動変化が発生していると理解する、時系列(」と「)かかわる神経のコンポーネントの推定が可能です。
意思決定は認知制御に関するニーズの高まりに対処するため動的に従事している分散の脳領域との相互作用に依存しています。2 つの皮質間長距離同期イベント関連の変更を推定する 1 つの方法は、その共同振動11,12のインデックスとして結合の段階を計算します。本研究では、ACC と latPFC の co-oscillatory の相互作用を調べることにより理論を監視競合の基本的な教義をテストする位相同期解析が適用されます。シータ範囲 (4-7 Hz) の神経振動認知制御に関連付けられている、基本的な機構をトップダウン認知処理13,14に必要な長距離同期をサポートとして提案されています。 15,16。彼らは、前頭前野で作業の難易度の関数として生成され、急性アルコール中毒17,18,19,20によって減衰は大きく。
長期のアルコールの過剰摂取は、特に影響を受ける21,22である前頭前野の回路と認知障害の範囲に関連付けられます。急性アルコール中毒は、増加が困難、あいまいさ、または応答の非互換性17,23,24を誘発するこれらの条件の下で認知制御に有害です。意思決定に影響を与える、アルコール目標指向行動を妨げる可能性、貧しい自制心と増加を飲んで、可能性があります、トラフィック、または仕事関連危険25,26,27 にまた貢献するかもしれない.本研究は、シータ バンドと時間分解能が優れた主エグゼクティブ エリアとの同調性の振動の活動を測定するのにひらやままどかのアプローチを使用します。シータ活動と ACC と、latPFC との間の共同の振動に及ぼすアルコールはストループ干渉課題によって誘発される競合の関数として検討しました。我々 は、認知が高まるの大きい機能同期に関連付けられ、そのアルコール性不全内側と外側前頭前皮質の同期的活動の根底にある認知的制御における障害仮説します。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:871px;" width="873">
	<tbody>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:222px;">Elekta Neuromag</td>
			<td style="width:125px;">Elekta</td>
			<td style="width:354px;"></td>
			<td style="width:171px;">Magnetoencephalography system</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">1.5 T GE EXCITE HG</td>
			<td>General Electric</td>
			<td></td>
			<td>Magnetic Resonance Imaging scanner</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Gold Cup Electrodes</td>
			<td>OpenBCI</td>
			<td></td>
			<td>Electroencephalography electrodes for optional simultaneous EEG recording</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Prep Check Impedance Meter</td>
			<td>General Devices</td>
			<td></td>
			<td>Check electrode impedances</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">HPI Coils</td>
			<td>Elekta</td>
			<td></td>
			<td>Head position indicator coils for co-registration</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Alcotest</td>
			<td>Draeger</td>
			<td></td>
			<td>Breathalyzer</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Fiber Optic Response Pad</td>
			<td>Current Designs, Inc</td>
			<td></td>
			<td>MEG-compatible response pad</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Grey Goose Vodka</td>
			<td>Bacardi</td>
			<td></td>
			<td>Vodka is used during the alcohol session</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Orange Juice</td>
			<td>Naked</td>
			<td></td>
			<td>Orange juice is used as the beverage during the placebo session as well as mixed with vodka during the alcohol session</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Discover Drug Test Card</td>
			<td colspan="2">American Screening Corp</td>
			<td>Multi-screen drug test</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">QED Saliva Alcohol Test</td>
			<td colspan="2">OraSure Technologies</td>
			<td>Saliva alcohol test</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Urine Hcg Test Strips</td>
			<td>Joylive</td>
			<td></td>
			<td>Pregnancy test</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Short Michigan Alcohol Screening Test</td>
			<td>Selzer et al., 1975</td>
			<td></td>
			<td>Alcoholism screening questionnaire</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Zuckerman Sensation Seeking Scale</td>
			<td>Zuckerman, 1971</td>
			<td></td>
			<td>Questionnaire: disinhibitory, novelty-seeking, and socialization traits</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Eysenck Impulsivity Inventory</td>
			<td colspan="2">Eysenck &#38; Eysenck, 1978</td>
			<td>Questionnaire: impulsivity traits</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Eysenck Personality Questionnaire</td>
			<td colspan="2">Eysenck &#38; Eysenck, 1975</td>
			<td>Questionnaire: personality traits</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Biphasic Alcohol Effects Scale&#160;</td>
			<td>Martin et al., 1993</td>
			<td></td>
			<td>Questionnaire: subjective experience of the effects of alcohol</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

disruption of frontal lobe neural synchrony during cognitive control by alcohol intoxication

意思は分散、主に前頭葉の脳領域の動的な相互作用に依存しています。機能磁気共鳴イメージ投射 (fMRI) の研究から広範な証拠は、前方の帯状 (ACC) と外側前頭前皮質 (latPFC) がヒトの認知制御必須ノードであることを示します。しかし、その限られた時空間解像度のため fMRI できません正確に反映タイミングとその推定の相互作用の性質。本研究に「脳映画」の形で構造 MRI で一時的に正確な脳磁図 (MEG) 信号の分散の震源のモデル化を組み合わせた: (1) 認知制御に関与する大脳皮質領域の見積もり (「場所」)、(2) の特徴彼らの一時的な順序 (「いつ」)、および (3) リアルタイムで神経の相互作用振動ダイナミクスを定量化します。ストループ干渉は統合と応答の準備中に ACC、latPFC の認知要求に持続的な感度に続く競合検出中に ACC のイベント関連シータ (4-7 Hz) の力に関連付けられていた。位相同期の解析では、紛争を誘発するちぐはぐな試験中の増加神経同期シータ バンドを示すこれらの地域の co-oscillatory の相互作用を明らかにしました。これらの結果は、シータは長距離同期認知制御中にトップダウンの影響を統合するために必要な基本的なことを確認します。メグは、それに薬理学的操作に敏感な fMRI とは対照的に適した血管作動性神経の活動を直接、混同を反映しています。本研究では、健康社会酒飲みは被験者内デザインの適度なアルコール量とプラセボを与えられました。急性中毒は、ACC とアルコールがヒトの認知制御神経同期に有害であることを確認 latPFC のストループ競合と共同振動するシータ力を減衰します。それは欠乏自制、強迫的な飲酒への貢献可能性があります目的指向行動を妨げます。合計では、このメソッドが認知処理中にリアルタイムの相互作用への洞察力を提供することができ、関連するニューラル ネットワークを介した薬理学の課題に選択的な感度を特徴付けることができます。

行動の結果は、精度が低かったため、応答時間最長ちぐはぐな試験 (図 6) に、ストループ課題が応答干渉を正常に操作を示します。アルコール中毒は精度を下げたが、反応時間18に影響しなかった。
ひらやままどかアプローチで明らかにシータ周波数帯における活動の時空間的シー...

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Disruption of Frontal Lobe Neural Synchrony During Cognitive Control by Alcohol Intoxication

アルコール中毒による認知制御期間前頭葉神経同期の中断

この実験では、解剖学的に制約がある脳磁図 (ひらやままどか) メソッドを使用して、急性アルコール中毒の関数として認知的コントロールの婚約中脳振動ダイナミクスと長距離の機能の同調性を調べます。

Decision making relies on dynamic interactions of distributed, primarily frontal brain regions. Extensive evidence from functional magnetic resonance ...

意思決定は、機能的磁気共鳴画像法(FMRI)で幅広く研究されてきた動的でインタラクティブなプロセスです。神経イメージングの証拠は、前帯状帯状および側前頭前野がそのニューラルネットワークに不可欠なノードであることを示す。しかし、時間的解像度が限られているため、FMRIは、その相互作用のタイミングと性質をリアルタイムで正確に反映することはできません。本研究では、解剖学的に制約された磁気および脳波学またはMEG法を用いて、MEG信号の分散型ソースモデリングと脳ムービーを形成する構造MRIを組み合わせたものである。急性アルコール中毒が意思決定にどのような影響を与えるかを調べることができます。この手順を実証するには、ジョー・ハッパーとバーク・ローゼン、博士課程の学生、ローラ・ワーグナー(研究員)が含まれる。まず、参加者を MEG ラボにエスコートしてテスト スキャンを実行します。スキャナーに入れ、可能な磁化のチャネルを確認します。その後、体重を測定し、電子呼吸器に吹き込まします。アルコールの主観的影響の動的変化を評価するには、呼吸アルコール濃度抑制の上昇および下肢の間に、飲酒前および実験中の2つの追加の機会に、標準化されたスケールで彼らの瞬間的な感情と状態を評価することを被験者に知らせます。次に、刺激プレゼンテーションソフトウェアを使用してラップトップ上で Stroop タスクの練習実行を管理し、参加者が記録する前にタスクを理解できるようにします。各参加者の性別と体重に基づいて、プレミアム品質のウォッカと冷やしたオレンジジュースを混ぜてアルコール飲料を準備します。プラセボ飲料としてウォッカで振り回されたリムとグラスにオレンジジュースの同じボリュームを提供しています。約10分で飲み物を飲むように参加者に依頼します。次に、参加者の頭に脳波キャップと電気式ログラム(EOG)を置きます。すべてのインピーダンスが5キロオーム以下であることを確認します。ヘッドポジションインジケータHPIを取り付け、額の両側と各耳の後ろにコイルを取り付けます。参加者の頭に参照フレームを配置します。HPIコイルのナシオンおよび2つの前耳の点位置を含む受託点の位置を、エンディジタイズし、EEG電極、およびヘッド形状を引き出す多数の追加点を得る。飲んだ後15分から始まる、呼吸器で参加者の呼吸アルコール濃度を確認してください。そして、5分おきに、彼らが記録室に入るまで。まず、参加者をMEGスキャナに快適に配置します。前頭前活動は特に興味深いので、参加者の頭部がヘルメットの上部に触れ、正面に沿って整列するように、参加者を配置するようにしてください。次に、HPIコイルと電気キャップをスキャナーのそれぞれの入力に接続します。ボタンを快適に押せるように、応答パッドを配置します。参加者に点滅を最小限に抑え、話すことによって起こされる頭の動きを含む動きを避けるように思い出させてください。すべてのチャンネルでアーティファクトを確認し、スキャナーのヘッド位置を測定します。次に、データ収集を開始し、タスクを開始します。シールドされた部屋では電子機器を使用できないため、唾液で飽和した綿棒で構成され、読み出しを提供するレセプタクルに挿入される唾液アルコール検査を使用するように切り替えます。タスクが完了したら、データを保存し、記録室から参加者を護衛します。参加者がスキャナーを終了した後、機器の騒音の尺度として、空の部屋から約2分間のデータを取得します。その後、参加者に、知覚されたタスクの難しさ、インビベ飲料の内容、彼らがどれほど酔っていたか、そして彼らの瞬間的な気分や感情を評価するように頼みます。最後に、各参加者から高分解能の解剖学的MRIスキャンを取得し、イメージングソフトウェアを用いて各参加者の皮質表面を再構築します。データの事前処理時に、許容バンド パス フィルタとエプチョーク データを使用して、各端のパディング間隔を含むセグメントにします。目視検査としきい値ベースの拒絶反応を使用して、騒がしいチャネルやフラットチャンネル、およびアーティファクトを含む試験を削除します。次に、独立した成分分析を使用して、目の瞬きや心臓のアーティファクトを除去します。誤った応答を伴う試行を排除します。次に、より多くのレイウェーブレットを適用して、各試行の複雑なパワースペクトルを1つのHertz増分、4番目のシータ周波数帯域で計算し、追加のアーティファクトを削除します。MRI イメージと MEG データを共同登録するには、MRI ラボ モジュールを開きます。ファイル、インポート、イソトラックのデータを選択します。raw_dataを選択します。fif ファイルをクリックし、[ポイントを作成]をクリックします。次に、[Windows]、ランドマークを選択し、MEGデータとMRIの共同登録が受け入れられるまで[フィデューシャルランドマークの調整]をクリックします。次に、各参加者の推定値を平均皮質表現にモーフィングして、イベント関連の相場源電力のグループ平均を作成します。次に、膨張した平均表面上のソース推定値を可視化するために、MNEソフトウェアを開きます。[ファイル]、[サーフェスの負荷]、および [膨張したグループ平均フリーサーファー皮質サーフェス] を選択します。その後、[ファイル]、[オーバーレイの管理]、[STC のロード]、[グループ平均データのロード]の順に選択し、使用可能なオーバーレイからロードされたファイルを選択します。カラースケールのしきい値を調整し、[表示]をクリックします。イベント関連の相場パワーの脳ムービーを見て、最高の活性化によって特徴づけられる領域と時間枠を識別することによって処理の時空間的な段階を調べる。次に、グループ全体の平均推定値に基づいて、関心のある領域である ROI を作成します。最も顕著なソースパワーを持つ皮質の位置を組み込むには、各科目、条件、およびROIの時間コースを計算します。最後に、位相ロック値を計算して、ACCの主活性化病巣と横PFCとの間の長期同期におけるタスク関連の変化を見積もります。位相ロック値をベースラインに対するパーセント変化として表現します。行動の結果は、精度が最も低く、応答時間が矛盾した試行で最も長かったため、ストループタスクが応答干渉を正常に操作したことを示しています。アルコール中毒は精度を低下させたが、反応時間に影響を与えなかった。イベント関連シータパワーは、特に前頭前野における紛争要求に対する感受性と一致する矛盾した試験で最も大きい。しかし、合同試験と比較すると、アルコールはACCおよび横PFCで選択的に不一致試験のシータパワーを低下させる。さらに、ACCと横PFCの間のクーシレーションは時間によって変化し、刺激処理段階における全体的な早期のクーシレーションの増加が伴う。プラセボの下では、統合および応答準備段階での不一致試験で約400ミリ秒後に持続的な増加が続く。対照的に、急性アルコール中毒は、これらのクーシャレーションを調節し、アルコールに対するトップダウン調節機能の脆弱性をさらに示す。本研究では、処理の段階をどこで、いつ、時に、時の推定を推定し、意思決定の間に異なる脳領域がどのように相互作用するかを調査した。アルコール中毒が認知制御ネットワークを調節し、過度の飲酒を控える能力を低下させる方法を示しました。

Research

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