Badanie funkcji miejsca sinawego w uwadze ciągłej (LC)

Brak uwagi negatywnie wpływa na dążenie do celu i ma znaczący wpływ na wydajność w wielu środowiskach. Uważa się, że kontrola uwagi nad funkcjami percepcyjnymi, motorycznymi i poznawczymi jest częściowo zdeterminowana funkcjonowaniem układu miejsca sinawego-noradrenaliny (LC-NE). LC, małe jądro pnia mózgu, które jest głównym źródłem NE w przodomózgowiu, uzasadniło hipotezy dotyczące procesów poznawczych człowieka, w tym zaburzeń zdrowia psychicznego ze znanymi zmianami w zakresie uwagi i funkcji poznawczych (np. zespół nadpobudliwości psychoruchowej (ADHD), schizofrenia), nawet chociaż metody pomiaru aktywności ludzkiego LC mają istotne ograniczenia. Istniejące metody badania funkcji LC u ludzi opierają się na pupilometrii i fMRI.

Ponieważ średnica źrenicy koreluje z aktywnością LC, została wykorzystana jako wskaźnik aktywności LC. Jednakże nie ustalono anatomicznej ścieżki łączącej LC z rozszerzeniem źrenic, a średnica źrenicy koreluje również z aktywnością w innych obszarach mózgu. Zatem wnioskowanie o aktywności LC na podstawie samej pupilometrii jest problematyczne. Do pomiaru aktywności LC wykorzystano również fMRI, ale dotychczas stosowane metody obrazowania opierały się na rozdzielczościach, które są zgrubne w stosunku do rozmiaru i kształtu LC. Dlatego wcześniejsze wyniki fMRI nie były odpowiednie do analiz związanych ze zdarzeniami. Celem proponowanej pracy jest opracowanie i walidacja metod wykorzystania fMRI do pomiaru aktywności LC, w szczególności reakcji związanych ze zdarzeniami, które pozwolą na przetestowanie wpływowych hipotez dotyczących funkcji LC u ludzi. Cel ten jest odpowiedni dla mechanizmu R21, który ma „zachęcać do badań odkrywczych/rozwojowych poprzez zapewnienie wsparcia na wczesnych i koncepcyjnych etapach rozwoju projektu” oraz testować innowacyjne badania obarczone wysokim ryzykiem i zapewniające wysoką nagrodę. Projekt ten ma dwa konkretne cele, które są sprawdzane za pomocą zadań wymagających ciągłej uwagi. Pierwszy cel wykorzystuje fMRI o wysokiej rozdzielczości, aby zmaksymalizować liczbę pomiarów w obrębie LC w połączeniu z obrazowaniem wrażliwym na neuromelaninę, aby zlokalizować odpowiedzi BOLD na LC. Badacze będą mierzyć (a) aktywność przed próbą (tj. w przerwach między próbami; uważa się, że ten okres odzwierciedla toniczną aktywność LC) i (b) odpowiedź na próbę (tj. fazową aktywność LC) poprzez oszacowanie wag beta dla każdego test. Drugi cel wykorzystuje podawanie modafinilu do modulowania aktywności LC i potwierdzenia lokalizacji odpowiedzi BOLD mierzonych podczas zadań ciągłej uwagi na LC. Badacze podają modafinil i placebo uczestnikom podwójnie ślepego, kontrolowanego placebo badania krzyżowego. Zostaną także zebrane dane pupillometryczne zarówno dla modafinilu, jak i placebo, a badacze wykorzystają dane pupillometryczne do sprawdzenia korelacji z amplitudą odpowiedzi LC BOLD. Ta kombinacja technik wykaże, czy fMRI można wykorzystać do pomiaru aktywności LC w ukierunkowany sposób. Opracowanie tych narzędzi spełnia Cel 1 (Strategia 1.3D) Planu strategicznego NIMH na rok 2020, umożliwiając bezpośredni pomiar struktury mózgu kluczowej dla kontroli uwagi.