Enquête sur la fonction du locus coeruleus en attention soutenue (LC)

Les échecs d’attention ont un impact négatif sur la poursuite des objectifs et ont des conséquences significatives sur les performances dans de nombreux environnements. On pense que le contrôle attentionnel des fonctions perceptuelles, motrices et cognitives est en partie déterminé par le fonctionnement du système locus coeruleus-norépinéphrine (LC-NE). Le LC, un petit noyau du tronc cérébral qui est la principale source d'EN dans le cerveau antérieur, a motivé des hypothèses sur la cognition humaine, y compris les troubles de santé mentale avec des altérations connues de l'attention et de la cognition (par exemple, le trouble de déficit de l'attention/hyperactivité (TDAH), la schizophrénie) et même bien que les méthodes de mesure de l’activité LC humaine présentent des limites importantes. Les méthodes existantes pour étudier la fonction LC chez l’homme reposent sur la pupillométrie et l’IRMf.

Étant donné que le diamètre de la pupille est en corrélation avec l'activité LC, il a été utilisé comme indicateur de l'activité LC. Cependant, la voie anatomique reliant le LC à la dilatation de la pupille n'a pas été établie et le diamètre de la pupille est également en corrélation avec l'activité d'autres zones cérébrales. Ainsi, déduire l’activité LC à partir de la pupillométrie seule est problématique. L'IRMf a également été utilisée pour mesurer l'activité de la LC, mais les méthodes d'imagerie utilisées jusqu'à présent reposaient sur des résolutions grossières par rapport à la taille et à la forme de la LC. Les résultats antérieurs d’IRMf n’ont donc pas été adéquats pour les analyses liées aux événements. L'objectif du travail proposé est de développer et de valider des méthodes d'utilisation de l'IRMf pour mesurer l'activité de la LC, en particulier les réponses liées aux événements, qui permettront de tester des hypothèses influentes sur la fonction de la LC chez l'homme. Cet objectif est approprié pour le mécanisme R21, qui vise à « encourager la recherche exploratoire/développementale en fournissant un soutien aux étapes précoces et conceptuelles du développement du projet » et à tester des recherches innovantes, à haut risque et très rémunératrices. Ce projet a deux objectifs spécifiques, qui sont tous deux testés avec des tâches d'attention soutenue. Le premier objectif utilise l'IRMf haute résolution pour maximiser le nombre de mesures dans la LC combinée à une imagerie sensible à la neuromélanine pour localiser les réponses BOLD à la LC. Les enquêteurs mesureront (a) l'activité avant l'essai (c'est-à-dire pendant les intervalles inter-essais ; cette période est censée refléter l'activité tonique de la LC) et (b) la réponse à l'essai (c'est-à-dire l'activité phasique de la LC) en estimant les poids bêta pour chaque procès. Le deuxième objectif utilise l'administration de modafinil pour moduler l'activité de la LC et confirmer l'emplacement des réponses BOLD mesurées lors des tâches d'attention soutenue sur la LC. Les enquêteurs administreront du modafinil et un placebo aux participants dans une étude croisée en double aveugle contrôlée par placebo. Les données de pupillométrie seront également collectées pour les conditions modafinil et placebo, et les enquêteurs utiliseront les données de pupillométrie pour tester une corrélation avec l'amplitude de réponse LC BOLD. Cette combinaison de techniques démontrera si l'IRMf peut être utilisée pour mesurer l'activité LC de manière ciblée. Le développement de ces outils répond à l’objectif 1 (Stratégie 1.3D) du plan stratégique 2020 du NIMH en permettant la mesure directe d’une structure cérébrale centrale dans le contrôle attentionnel.