Vyšetřování funkce Locus Coeruleus v trvalé pozornosti (LC)

Selhání pozornosti negativně ovlivňuje sledování cíle a má významné důsledky na výkon v mnoha prostředích. Předpokládá se, že kontrola pozornosti percepčních, motorických a kognitivních funkcí je částečně určena fungováním systému locus coeruleus-norepinefrin (LC-NE). LC, malé jádro mozkového kmene, které je primárním zdrojem NE v předním mozku, motivovalo hypotézy o lidské kognici, včetně poruch duševního zdraví se známými změnami v pozornosti a kognici (např. porucha pozornosti/hyperaktivita (ADHD), schizofrenie) ačkoli metody pro měření lidské aktivity LC mají významná omezení. Stávající metody pro studium funkce LC u lidí spoléhají na pupilometrii a fMRI.

Protože průměr zornice koreluje s aktivitou LC, byl použit jako proxy pro aktivitu LC. Anatomická dráha spojující LC s dilatací zornice však nebyla stanovena a průměr zornice také koreluje s aktivitou v jiných oblastech mozku. Odvozování aktivity LC ze samotné pupilometrie je tedy problematické. fMRI byla také použita k měření aktivity z LC, ale zobrazovací metody používané k dnešnímu dni se spoléhaly na rozlišení, která jsou hrubá vzhledem k velikosti a tvaru LC. Předchozí výsledky fMRI proto nebyly dostatečné pro analýzy související s událostmi. Cílem navrhované práce je vyvinout a ověřit metody pro použití fMRI k měření aktivity LC, konkrétně reakcí souvisejících s událostmi, které umožní testování vlivných hypotéz funkce LC u lidí. Tento cíl je vhodný pro mechanismus R21, který má „podněcovat průzkumný/vývojový výzkum poskytováním podpory pro rané a koncepční fáze vývoje projektu“ a testovat inovativní, vysoce rizikový výzkum s vysokou odměnou. Tento projekt má dva specifické cíle, které jsou oba testovány úkoly trvalé pozornosti. První cíl využívá fMRI s vysokým rozlišením k maximalizaci počtu měření v rámci LC v kombinaci se zobrazováním citlivým na neuromelanin k lokalizaci BOLD odpovědí na LC. Zkoušející změří (a) aktivitu před zkouškou (tj. během intervalů mezi zkouškou; předpokládá se, že toto období odráží tonickou aktivitu LC) a (b) odpověď na zkoušku (tj. fázickou aktivitu LC) odhadem vah beta pro každý soud. Druhý cíl využívá podávání modafinilu k modulaci aktivity LC a potvrzení umístění BOLD odpovědí měřených během úkolů trvalé pozornosti vůči LC. Zkoušející podají modafinil a placebo účastníkům dvojitě zaslepené, placebem kontrolované zkřížené studie. Pupilometrická data budou také shromážděna jak pro modafinil, tak pro placebo a zkoušející použijí data z pupilometrie k testování korelace s amplitudou odezvy LC BOLD. Tato kombinace technik ukáže, zda lze fMRI použít k měření aktivity LC cíleným způsobem. Vývoj těchto nástrojů splňuje cíl 1 (strategie 1.3D) strategického plánu NIMH pro rok 2020 tím, že umožňuje přímé měření mozkové struktury, která je ústřední pro kontrolu pozornosti.