Effekter af acetylcholin og opmærksomhed på visuelle rumlige repræsentationer i hjernen

Det langsigtede formål med dette projekt er at karakterisere, hvordan opmærksomhed og acetylcholin påvirker visuel perception og hjernens repræsentation af det visuelle miljø. Acetylcholin er en naturligt forekommende neurotransmitter, og acetylcholinfrigivelsen er forhøjet i perioder med vedvarende opmærksomhed. Både acetylkolin og opmærksomhed forbedrer aspekter af visuel perception, men de underliggende hjernemekanismer er dårligt forstået. Det foreslåede arbejde vil behandle disse spørgsmål hos raske mennesker ved at bruge funktionel magnetisk resonansbilleddannelse (fMRI) og MRS (magnetisk resonansspektroskopi) til at måle hjernens reaktioner på visuelle stimuli. Vores tidligere undersøgelser har vist, at stigende niveauer af acetylcholin i hjernen øger den rumlige opløsning af hjernens repræsentation af det visuelle miljø. Den foreslåede forskning vil dokumentere præcis, hvilke hjerneområder der medierer denne effekt af acetylcholin og vil også karakterisere virkningerne af opmærksomhed på disse mål for rumlig opløsning i hjernen.

Teknikken fMRI (funktionel magnetisk resonansbilleddannelse) og MRS (magnetisk resonansspektroskopi), begge undertyper af MR, vil blive brugt til at måle hjerneaktivitet i forskellige hjerneområder, mens forsøgspersoner udfører en visuel opmærksomhedsopgave. Niveauer af acetylcholin i hjernebarken vil blive forhøjet ved administration af donepezil, en hæmmer af acetylcholinesterase, det enzym, der metaboliserer acetylcholin. Desuden vil MRS-teknikken blive anvendt til lokalt at kvantificere niveauerne af acetylcholin i forskellige hjerneområder.

Udover at give information om, hvordan opmærksomhed er repræsenteret i hjernen, og hvordan det påvirker bearbejdning af visuelle stimuli, skal nærværende forsøg også belyse funktionen af ​​den kolinerge projektion fra den basale forhjerne til hjernebarken. Da denne fremskrivning menes at være selektivt svækket ved Alzheimers sygdom, kan viden om dens funktion i den raske hjerne være nyttig til at forstå ætiologien af ​​denne sygdom og til udvikling af passende terapier.

ADFÆRDSFARMAKOLOGI:

Sessioner:

Forsøgspersonerne vil udføre 6 adfærdssessioner over flere dage uden for scanneren, opdelt i to eksperimentelle dele. Der vil være 2 baseline sessioner uden donepezil/placebo og 4 testsessioner med donepezil/placebo. Hver adfærdssession (uden for scanneren) varer 1-2 timer. Under testsessionen vil forsøgspersonerne få en pille (2,5 eller 5 eller 10 mg) donepezil eller placebo pr. session. Valget af p-piller vil blive bestemt ved at slå en mønt. Lægemiddeldoseringen (2,5 eller 5 eller 10 mg) vil blive bestemt for at sikre, at der er lige mange deltagere pr. lægemiddeldosis. Pillen (lægemidlet eller placebo), der ikke er valgt til den første eksperimentelle session i et par, vil blive administreret under den anden eksperimentelle session.

Opgave:

En typisk kognitiv opgave vil involvere præsentation af billeder eller ord på en computerskærm eller lyde gennem hovedtelefoner. Forsøgspersonerne bliver bedt om at reagere på bestemte stimuli ved at trykke på en knap. Alle stimuli præsenteres på et behageligt niveau. Den kognitive opgave, der udføres under den adfærdsmæssige, er et objektsporings-/måldetektionsparadigme, hvor forsøgspersoner angiver, om et mål er præsenteret eller ej i hvert eksperimentelt forsøg. Målet, når det præsenteres, er en visuel stimulus på tærsklen for detekterbarhed. I nogle forsøg vil forsøgspersoner modtage signaler, der angiver målplacering og/eller funktioner, der vil lette måldetektion. Forsøgspersoner vil blive bedt om at rapportere ved at trykke på en knap på en svarboks. Forsøgspersonerne vil modtage pauser hvert 5.-10. minut eller oftere, hvis de ønsker det.

MR OG FARMAKOLOGI:

Sessioner:

For eksperimenter, der involverer MR, vil der være i alt 6 sessioner over flere dage, opdelt i to eksperimentelle dele. Der vil være to baseline MR-sessioner uden donepezil/placebo og 4 testsessioner (to donepezil, to placebo). Forsøgspersonerne vil få en pille (2,5 eller 5 eller 10 mg) donepezil eller placebo pr. session. Valget af p-piller vil blive bestemt ved at slå en mønt. Pillen, der ikke er valgt til den første eksperimentelle del, vil blive administreret under den anden eksperimentelle del.

For MR-eksperimenter vil forsøgslederen eskortere forsøgspersonen til Brain Imaging Center i Li Ka Shing omkring 2,5 timer efter pilleadministration, og fMRI-målinger vil begynde cirka 3 timer efter pilleadministration. MR-sessionerne tager typisk 1-2,5 time, og forsøgspersonen får hyppige pauser. Forsøgspersonen kan til enhver tid stoppe eksperimentet. Forsøgspersoner, der gennemgår MR-scanning, vil blive bedt om at ligge på ryggen i MR-scanneren. Inden den scannes, vil en MR-billedspiral lavet af plastik blive placeret rundt om emnets hoved. Forsøgspersonen vil ikke komme i kontakt med spolen under forsøget. Skumpuder vil blive placeret rundt om emnets hoved for at begrænse hovedbevægelsen under undersøgelsen.

Opgave:

En typisk kognitiv opgave vil involvere præsentation af billeder eller ord på en computerskærm eller lyde gennem hovedtelefoner. Forsøgspersonerne bliver bedt om at reagere på bestemte stimuli ved at trykke på en knap. Alle stimuli præsenteres på et behageligt niveau. Den kognitive opgave, der udføres under den adfærdsmæssige, er et objektsporings-/måldetektionsparadigme, hvor forsøgspersoner angiver, om et mål er præsenteret eller ej i hvert eksperimentelt forsøg. Målet, når det præsenteres, er en visuel stimulus på tærsklen for detekterbarhed. I nogle forsøg vil forsøgspersoner modtage signaler, der angiver målplacering og/eller funktioner, der vil lette måldetektion. Forsøgspersoner vil blive bedt om at rapportere ved at trykke på en knap på en svarboks. Forsøgspersonerne vil modtage pauser hvert 5.-10. minut eller oftere, hvis de ønsker det.