Investigação da função do Locus Coeruleus na atenção sustentada (LC)

As falhas de atenção impactam negativamente a busca de metas e têm consequências significativas no desempenho em muitos ambientes. Acredita-se que o controle atencional das funções perceptivas, motoras e cognitivas seja parcialmente determinado pelo funcionamento do sistema locus coeruleus-noradrenalina (LC-NE). O LC, um pequeno núcleo do tronco cerebral que é a fonte primária de NE no prosencéfalo, motivou hipóteses sobre a cognição humana, incluindo transtornos de saúde mental com alterações conhecidas na atenção e cognição (por exemplo, transtorno de déficit de atenção/hiperatividade (TDAH), esquizofrenia) até mesmo embora os métodos para medir a atividade de LC humana tenham limitações significativas. Os métodos existentes para estudar a função da LC em humanos baseiam-se na pupilometria e na fMRI.

Como o diâmetro da pupila se correlaciona com a atividade da LC, ele tem sido usado como proxy para a atividade da LC. No entanto, a via anatómica que liga o LC à dilatação da pupila não foi estabelecida e o diâmetro da pupila também se correlaciona com a actividade noutras áreas do cérebro. Assim, inferir a atividade da LC apenas a partir da pupilometria é problemático. A fMRI também tem sido usada para medir a atividade da LC, mas os métodos de imagem usados ​​até o momento baseiam-se em resoluções que são grosseiras em relação ao tamanho e formato da LC. Os resultados anteriores de fMRI não foram, portanto, adequados para análises relacionadas a eventos. O objetivo do trabalho proposto é desenvolver e validar métodos para usar fMRI para medir a atividade de LC, especificamente respostas relacionadas a eventos que permitirão testar hipóteses influentes da função de LC em humanos. Este objectivo é apropriado para o mecanismo R21, que se destina a "incentivar a investigação exploratória/de desenvolvimento, fornecendo apoio às fases iniciais e conceptuais do desenvolvimento do projecto" e a testar investigação inovadora, de alto risco e de elevada recompensa. Este projeto tem dois objetivos específicos, ambos testados com tarefas de atenção sustentada. O primeiro objetivo usa ressonância magnética funcional de alta resolução para maximizar o número de medições dentro da LC combinada com imagens sensíveis à neuromelanina para localizar respostas BOLD à LC. Os investigadores medirão (a) atividade pré-ensaio (ou seja, durante os intervalos entre ensaios; acredita-se que este período reflita a atividade tônica de LC) e (b) resposta do ensaio (ou seja, atividade fásica de LC) estimando os pesos beta para cada julgamento. O segundo objetivo utiliza a administração de modafinil para modular a atividade do LC e confirmar a localização das respostas BOLD medidas durante as tarefas de atenção sustentada ao LC. Os investigadores administrarão modafinil e placebo aos participantes de um estudo cruzado duplo-cego controlado por placebo. Os dados de pupilometria também serão coletados para as condições de modafinil e placebo, e os investigadores usarão os dados de pupilometria para testar uma correlação com a amplitude de resposta LC BOLD. Esta combinação de técnicas demonstrará se a ressonância magnética funcional pode ser usada para medir a atividade de LC de maneira direcionada. O desenvolvimento dessas ferramentas atende ao Objetivo 1 (Estratégia 1.3D) do Plano Estratégico 2020 do NIMH, permitindo a medição direta de uma estrutura cerebral central no controle da atenção.