Undersökning av Locus Coeruleus-funktion i varaktig uppmärksamhet (LC)

Uppmärksamhetsfel påverkar målsträvandet negativt och har betydande konsekvenser för prestanda i många miljöer. Uppmärksam kontroll av perceptuella, motoriska och kognitiva funktioner tros delvis bestämmas av funktionen hos locus coeruleus-norepinefrin (LC-NE) systemet. LC, en liten hjärnstamskärna som är den primära källan för NE i framhjärnan, har motiverade hypoteser om mänsklig kognition, inklusive psykiska störningar med kända förändringar i uppmärksamhet och kognition (t.ex. uppmärksamhetsbrist/hyperaktivitetsstörning (ADHD), schizofreni) till och med även om metoder för att mäta mänsklig LC-aktivitet har betydande begränsningar. Befintliga metoder för att studera LC-funktion hos människor är beroende av pupillometri och fMRI.

Eftersom pupilldiameter korrelerar med LC-aktivitet har den använts som en proxy för LC-aktivitet. Den anatomiska vägen som länkar LC till pupillvidgning har dock inte fastställts och pupilldiametern korrelerar också med aktivitet i andra hjärnområden. Därför är det problematiskt att sluta LC-aktivitet från enbart pupillometri. fMRI har också använts för att mäta aktivitet från LC, men de avbildningsmetoder som hittills använts har förlitat sig på upplösningar som är grova i förhållande till storleken och formen på LC. Tidigare fMRI-resultat har därför inte varit tillräckliga för händelserelaterade analyser. Målet med det föreslagna arbetet är att utveckla och validera metoder för att använda fMRI för att mäta LC-aktivitet, specifikt händelserelaterade svar som kommer att möjliggöra testning av inflytelserika hypoteser om LC-funktion hos människor. Detta mål är lämpligt för R21-mekanismen, som är avsedd att "uppmuntra utforskande/utvecklingsforskning genom att tillhandahålla stöd för de tidiga och konceptuella stadierna av projektutveckling" och att testa innovativ forskning med hög risk och hög belöning. Detta projekt har två specifika syften, som båda testas med ihållande uppmärksamhetsuppgifter. Det första syftet använder högupplöst fMRI för att maximera antalet mätningar inom LC kombinerat med neuromelaninkänslig avbildning för att lokalisera BOLD-svar på LC. Utredarna kommer att mäta (a) aktivitet före försök (dvs. under intervaller mellan försök; denna period tros återspegla tonisk LC-aktivitet) och (b) försökssvar (d.v.s. fasisk LC-aktivitet) genom att uppskatta betavikterna för varje rättegång. Det andra syftet använder modafinil-administration för att modulera LC-aktivitet och bekräfta platsen för BOLD-svar som uppmätts under de ihållande uppmärksamhetsuppgifterna till LC. Utredarna kommer att administrera modafinil och placebo till deltagare i en dubbelblind, placebokontrollerad crossover-studie. Pupillometridata kommer också att samlas in för både modafinil- och placebotillstånden, och utredarna kommer att använda pupillometridata för att testa en korrelation med LC BOLD-svarsamplituden. Denna kombination av tekniker kommer att visa om fMRI kan användas för att mäta LC-aktivitet på ett riktat sätt. Att utveckla dessa verktyg uppfyller mål 1 (Strategi 1.3D) i 2020 års strategiska plan för NIMH genom att tillåta direkt mätning av en hjärnstruktur som är central för uppmärksamhetskontroll.