Onderzoek naar de Locus Coeruleus-functie bij aanhoudende aandacht (LC)

Het falen van de aandacht heeft een negatieve invloed op het nastreven van doelen en heeft aanzienlijke gevolgen voor de prestaties in veel omgevingen. Aangenomen wordt dat de aandachtscontrole van perceptuele, motorische en cognitieve functies gedeeltelijk wordt bepaald door het functioneren van het locus coeruleus-noradrenaline (LC-NE) systeem. De LC, een kleine hersenstamkern die de primaire bron is voor NE in de voorhersenen, heeft hypothesen gemotiveerd over de menselijke cognitie, waaronder psychische stoornissen met bekende veranderingen in aandacht en cognitie (bijv. aandachtstekort/hyperactiviteitsstoornis (ADHD), schizofrenie), zelfs hoewel methoden voor het meten van menselijke LC-activiteit aanzienlijke beperkingen hebben. Bestaande methoden om de LC-functie bij mensen te bestuderen, zijn afhankelijk van pupillometrie en fMRI.

Omdat de pupildiameter correleert met LC-activiteit, is deze gebruikt als maatstaf voor LC-activiteit. Het anatomische pad dat de LC verbindt met pupilverwijding is echter nog niet vastgesteld en de pupildiameter correleert ook met activiteit in andere hersengebieden. Het afleiden van LC-activiteit uit alleen pupillometrie is dus problematisch. fMRI is ook gebruikt om de activiteit van de LC te meten, maar de tot nu toe gebruikte beeldvormingsmethoden zijn gebaseerd op resoluties die grof zijn in verhouding tot de grootte en vorm van LC. Eerdere fMRI-resultaten waren daarom niet voldoende voor gebeurtenisgerelateerde analyses. Het doel van het voorgestelde werk is het ontwikkelen en valideren van methoden voor het gebruik van fMRI om LC-activiteit te meten, met name gebeurtenisgerelateerde reacties die het testen van invloedrijke hypothesen van LC-functie bij mensen mogelijk zullen maken. Dit doel is passend voor het R21-mechanisme, dat bedoeld is om "verkennend/ontwikkelingsonderzoek aan te moedigen door ondersteuning te bieden aan de vroege en conceptuele stadia van projectontwikkeling" en om innovatief, risicovol en hoog rendabel onderzoek te testen. Dit project heeft twee specifieke doelstellingen, die beide worden getest met langdurige aandachtstaken. Het eerste doel maakt gebruik van fMRI met hoge resolutie om het aantal metingen binnen LC te maximaliseren, gecombineerd met neuromelanine-gevoelige beeldvorming om BOLD-reacties op LC te lokaliseren. De onderzoekers zullen (a) de activiteit voorafgaand aan het proces meten (d.w.z. tijdens intervallen tussen de proeven; deze periode wordt verondersteld de tonische LC-activiteit te weerspiegelen) en (b) de respons op het onderzoek (d.w.z. fasische LC-activiteit) door de bètagewichten voor elke proef te schatten. proces. Het tweede doel maakt gebruik van de toediening van modafinil om de LC-activiteit te moduleren en de locatie van BOLD-reacties te bevestigen die zijn gemeten tijdens de aanhoudende aandachtstaken op de LC. De onderzoekers zullen modafinil en placebo toedienen aan deelnemers aan een dubbelblinde, placebogecontroleerde cross-over studie. Er zullen ook pupillometriegegevens worden verzameld voor zowel de modafinil- als de placeboconditie, en de onderzoekers zullen de pupillometriegegevens gebruiken om te testen op een correlatie met de LC BOLD-responsamplitude. Deze combinatie van technieken zal aantonen of fMRI kan worden gebruikt om LC-activiteit gericht te meten. De ontwikkeling van deze hulpmiddelen voldoet aan Doelstelling 1 (Strategie 1.3D) van het Strategisch Plan 2020 van het NIMH door directe meting mogelijk te maken van een hersenstructuur die centraal staat in de aandachtscontrole.