Asetyylikoliinin ja huomion vaikutukset visuaalisiin spatiaalisiin esityksiin aivoissa

Tämän projektin pitkän aikavälin tavoitteena on karakterisoida huomion ja asetyylikoliinin vaikutusta visuaaliseen havaintoon ja aivojen visuaalisen ympäristön esitykseen. Asetyylikoliini on luonnossa esiintyvä välittäjäaine, ja asetyylikoliinin vapautuminen on kohonnut jatkuvan huomion aikana. Sekä asetyylikoliini että tarkkaavaisuus parantavat näköhavaintoja, mutta taustalla olevia aivojen mekanismeja ymmärretään huonosti. Ehdotettu työ käsittelee näitä kysymyksiä terveillä ihmisillä käyttämällä toiminnallista magneettikuvausta (fMRI) ja MRS:ää (magneettiresonanssispektroskopia) mittaamaan aivojen vasteita visuaalisiin ärsykkeisiin. Aiemmat tutkimuksemme ovat osoittaneet, että asetyylikoliinin lisääntyminen aivoissa parantaa aivojen visuaalisen ympäristön esityksen avaruudellista erottelukykyä. Ehdotettu tutkimus dokumentoi tarkalleen mitkä aivoalueet välittävät asetyylikoliinin tätä vaikutusta ja myös karakterisoivat huomion vaikutuksia näihin avaruustarkkuuden mittauksiin aivoissa.

FMRI-tekniikkaa (funktionaalinen magneettiresonanssikuvaus) ja MRS-tekniikkaa (magneettiresonanssispektroskopia), molempia MRI:n alatyyppejä, käytetään aivojen toiminnan mittaamiseen eri aivoalueilla samalla, kun koehenkilöt suorittavat visuaalista tarkkaavaisuutta. Asetyylikoliinin tasoa aivokuoressa nostetaan antamalla donepetsiiliä, asetyylikoliiniesteraasin, asetyylikoliinia metaboloivan entsyymin, estäjää. Lisäksi MRS-tekniikkaa käytetään asetyylikoliinin pitoisuuksien paikalliseen määrittämiseen eri aivoalueilla.

Sen lisäksi, että esillä olevat kokeet antavat tietoa siitä, kuinka tarkkaavaisuus on edustettuna aivoissa ja miten se vaikuttaa visuaalisten ärsykkeiden käsittelyyn, niiden tulisi myös valaista kolinergisen projektion toimintaa tyvi-etuaivosta aivokuoreen. Koska tämän projektion uskotaan olevan selektiivisesti heikentynyt Alzheimerin taudissa, tieto sen toiminnasta terveissä aivoissa voi olla hyödyllistä tämän taudin etiologian ymmärtämisessä ja asianmukaisten hoitojen kehittämisessä.

KÄYTTÄYTYMINEN FARMAKOLOGIA:

Istunnot:

Koehenkilöt suorittavat 6 käyttäytymisistuntoa useiden päivien aikana skannerin ulkopuolella, jaettuna kahteen kokeelliseen osaan. Tehdään 2 lähtötilannetta ilman donepetsiiliä/plaseboa ja 4 testauskertaa donepetsiilin/plaseboa käytettäessä. Jokainen käyttäytymisistunto (skannerin ulkopuolella) kestää 1-2 tuntia. Testausistunnon aikana koehenkilöille annetaan yksi pilleri (2,5 tai 5 tai 10 mg) donepetsiiliä tai lumelääkettä hoitokertaa kohden. Pillerin valinta määräytyy kolikon heittämisen perusteella. Lääkkeen annostus (2,5 tai 5 tai 10 mg) määritetään siten, että varmistetaan, että osallistujia on yhtä monta lääkeannosta kohden. Pilleri (lääke tai lumelääke), jota ei ole valittu parin ensimmäiseen kokeeseen, annetaan toisen kokeen aikana.

Tehtävä:

Tyypillinen kognitiivinen tehtävä sisältää kuvien tai sanojen esittämisen tietokoneen näytöllä tai äänien esittämisen kuulokkeiden kautta. Koehenkilöitä pyydetään reagoimaan tiettyihin ärsykkeisiin painamalla nappia. Kaikki ärsykkeet esitetään mukavalla tasolla. Kognitiivinen tehtävä käyttäytymisen aikana on objektinseuranta/kohteen havaitsemisparadigma, jossa koehenkilöt osoittavat, onko kohde esitetty vai ei jokaisessa kokeellisessa kokeessa. Kohde, kun se esitetään, on visuaalinen ärsyke havaittavuuden kynnyksellä. Joissakin kokeissa koehenkilöt saavat vihjeitä, jotka osoittavat kohteen sijainnin ja/tai ominaisuuksia, jotka helpottavat kohteen havaitsemista. Koehenkilöitä pyydetään raportoimaan painamalla vastausruudun painiketta. Koehenkilöt saavat taukoja 5-10 minuutin välein tai useammin, jos he haluavat.

MRI JA FARMAKOLOGIA:

Istunnot:

MRI:tä sisältävissä kokeissa on yhteensä 6 istuntoa useiden päivien aikana, ja ne on jaettu kahteen kokeelliseen osaan. Perustason MRI-istunto ilman donepetsiiliä/plaseboa ja 4 testauskertaa (kaksi donepetsiiliä, kaksi lumelääkettä). Koehenkilöille annetaan yksi pilleri (2,5 tai 5 tai 10 mg) donepetsiiliä tai lumelääkettä hoitokertaa kohden. Pillerin valinta määräytyy kolikon heittämisen perusteella. Pilleri, jota ei ole valittu ensimmäiseen kokeelliseen osaan, annetaan toisen koeosan aikana.

MRI-kokeita varten kokeen tekijä saattaa kohteen Li Ka Shingissa sijaitsevaan Brain Imaging Centeriin noin 2,5 tuntia pillereiden annon jälkeen, ja fMRI-mittaukset alkavat noin 3 tuntia pillereiden annon jälkeen. MRI-istunnot kestävät tyypillisesti 1-2,5 tuntia ja koehenkilölle pidetään usein taukoja. Kohde voi keskeyttää kokeen milloin tahansa. Koehenkilöitä, joille tehdään MRI-skannaus, pyydetään makaamaan selällään magneettikuvauslaitteella. Ennen skannausta kohteen pään ympärille asetetaan muovinen MRI-kuvauskela. Kohde ei joudu kosketuksiin kelan kanssa kokeen aikana. Koehenkilön pään ympärille asetetaan vaahtomuovityynyjä pään liikkeen rajoittamiseksi tutkimuksen aikana.

Tehtävä:

Tyypillinen kognitiivinen tehtävä sisältää kuvien tai sanojen esittämisen tietokoneen näytöllä tai äänien esittämisen kuulokkeiden kautta. Koehenkilöitä pyydetään reagoimaan tiettyihin ärsykkeisiin painamalla nappia. Kaikki ärsykkeet esitetään mukavalla tasolla. Kognitiivinen tehtävä käyttäytymisen aikana on objektinseuranta/kohteen havaitsemisparadigma, jossa koehenkilöt osoittavat, onko kohde esitetty vai ei jokaisessa kokeellisessa kokeessa. Kohde, kun se esitetään, on visuaalinen ärsyke havaittavuuden kynnyksellä. Joissakin kokeissa koehenkilöt saavat vihjeitä, jotka osoittavat kohteen sijainnin ja/tai ominaisuuksia, jotka helpottavat kohteen havaitsemista. Koehenkilöitä pyydetään raportoimaan painamalla vastausruudun painiketta. Koehenkilöt saavat taukoja 5-10 minuutin välein tai useammin, jos he haluavat.