Efectos de la acetilcolina y la atención en las representaciones visoespaciales en el cerebro

El objetivo a largo plazo de este proyecto es caracterizar cómo la atención y la acetilcolina afectan la percepción visual y la representación cerebral del entorno visual. La acetilcolina es un neurotransmisor natural y la liberación de acetilcolina aumenta durante los períodos de atención sostenida. Tanto la acetilcolina como la atención mejoran aspectos de la percepción visual, pero los mecanismos cerebrales subyacentes son poco conocidos. El trabajo propuesto abordará estas cuestiones en sujetos humanos sanos mediante el uso de imágenes de resonancia magnética funcional (fMRI) y MRS (espectroscopia de resonancia magnética) para medir las respuestas del cerebro a los estímulos visuales. Nuestros estudios anteriores han demostrado que el aumento de los niveles de acetilcolina en el cerebro mejora la resolución espacial de la representación cerebral del entorno visual. La investigación propuesta documentará exactamente qué áreas del cerebro median este efecto de la acetilcolina y también caracterizará los efectos de la atención en estas medidas de resolución espacial en el cerebro.

La técnica de fMRI (imágenes de resonancia magnética funcional) y MRS (espectroscopía de resonancia magnética), ambos subtipos de MRI, se emplearán para medir la actividad cerebral en diferentes áreas del cerebro mientras los sujetos realizan una tarea de atención visual. Los niveles de acetilcolina en la corteza cerebral aumentarán con la administración de donepezilo, un inhibidor de la acetilcolinesterasa, la enzima que metaboliza la acetilcolina. Además, se empleará la técnica de MRS para cuantificar localmente los niveles de acetilcolina en diferentes áreas del cerebro.

Además de proporcionar información sobre cómo se representa la atención en el cerebro y cómo afecta el procesamiento de los estímulos visuales, los presentes experimentos también deberían arrojar luz sobre la función de la proyección colinérgica desde el prosencéfalo basal hasta la corteza cerebral. Dado que se cree que esta proyección está alterada selectivamente en la enfermedad de Alzheimer, el conocimiento de su función en el cerebro sano puede ser útil para comprender la etiología de esta enfermedad y para el desarrollo de terapias apropiadas.

FARMACOLOGÍA CONDUCTUAL:

Sesiones:

Los sujetos realizarán 6 sesiones de comportamiento durante varios días fuera del escáner, divididas en dos partes experimentales. Habrá 2 sesiones de referencia sin donepezil/placebo y 4 sesiones de prueba con donepezil/placebo. Cada sesión de comportamiento (fuera del escáner) durará de 1 a 2 horas. Durante la sesión de prueba, los sujetos recibirán una pastilla de (2,5 o 5 o 10 mg) de donepezilo o placebo por sesión. La elección de la píldora estará determinada por el lanzamiento de una moneda. La dosis del fármaco (2,5 o 5 o 10 mg) se determinará de forma que se garantice que haya igual número de participantes por dosis de fármaco. La píldora (fármaco o placebo) no seleccionada para la primera sesión experimental en pareja se administrará durante la segunda sesión experimental.

Tarea:

Una tarea cognitiva típica implicará la presentación de imágenes o palabras en un monitor de computadora o sonidos a través de auriculares. Se pide a los sujetos que respondan a determinados estímulos pulsando un botón. Todos los estímulos se presentan a un nivel cómodo. La tarea cognitiva realizada durante el comportamiento es un paradigma de seguimiento de objetos/detección de objetivos en el que los sujetos indican si se presenta o no un objetivo en cada ensayo experimental. El objetivo, cuando se presenta, es un estímulo visual en el umbral de detectabilidad. En algunos ensayos, los sujetos recibirán señales que indican la ubicación del objetivo y/o características que facilitarán la detección del objetivo. Se les pedirá a los sujetos que informen presionando un botón en un cuadro de respuesta. Los sujetos recibirán descansos cada 5-10 minutos o con mayor frecuencia si así lo desean.

RM Y FARMACOLOGIA:

Sesiones:

Para experimentos que involucren MRI, habrá un total de 6 sesiones a lo largo de varios días, divididas en dos partes experimentales. Habrá dos sesiones de resonancia magnética de referencia sin donepezilo/placebo y 4 sesiones de prueba (dos de donepezilo, dos de placebo). Los sujetos recibirán una pastilla de (2,5 o 5 o 10 mg) de donepezilo o placebo por sesión. La elección de la píldora estará determinada por el lanzamiento de una moneda. La píldora no seleccionada para la primera parte experimental se administrará durante la segunda parte experimental.

Para los experimentos de IRM, el experimentador acompañará al sujeto al Centro de imágenes cerebrales en Li Ka Shing aproximadamente 2,5 horas después de la administración de la píldora, y las mediciones de IRMf comenzarán aproximadamente 3 horas después de la administración de la píldora. Las sesiones de resonancia magnética suelen durar de 1 a 2,5 horas y el sujeto recibe descansos frecuentes. El sujeto puede detener el experimento en cualquier momento. A los sujetos que se sometan a una resonancia magnética se les pedirá que se acuesten boca arriba en el escáner de resonancia magnética. Antes de escanear, se colocará una bobina de imágenes de MRI hecha de plástico alrededor de la cabeza del sujeto. El sujeto no entrará en contacto con la bobina durante el experimento. Se colocarán almohadillas de espuma alrededor de la cabeza del sujeto para limitar el movimiento de la cabeza durante el estudio.

Tarea:

Una tarea cognitiva típica implicará la presentación de imágenes o palabras en un monitor de computadora o sonidos a través de auriculares. Se pide a los sujetos que respondan a determinados estímulos pulsando un botón. Todos los estímulos se presentan a un nivel cómodo. La tarea cognitiva realizada durante el comportamiento es un paradigma de seguimiento de objetos/detección de objetivos en el que los sujetos indican si se presenta o no un objetivo en cada ensayo experimental. El objetivo, cuando se presenta, es un estímulo visual en el umbral de detectabilidad. En algunos ensayos, los sujetos recibirán señales que indican la ubicación del objetivo y/o características que facilitarán la detección del objetivo. Se les pedirá a los sujetos que informen presionando un botón en un cuadro de respuesta. Los sujetos recibirán descansos cada 5-10 minutos o con mayor frecuencia si así lo desean.