Lùghdaich casg neuronal agus co-òrdanachadh de lairg prefrontal òigeach fhad 'sa bha giùlan brosnichte (2011)

Ro-ràdh

Is e àm òigeachd an t-àm a bhios daoine ag atharrachadh nuair a bhios aon neach a ’crìochnachadh nan gluasadan corporra agus sìc-inntinn gu inbheachd (Arnett, 1999). Thathar cuideachd a ’smaoineachadh gur e àm so-leòntachd a th’ ann a tha a ’dol air adhart aig an aon àm ris na comharran a tha a’ nochdadh airson grunn dhuilgheadasan mòra leigheas-inntinn, a ’toirt a-steach mì-rianan spòrs, sgitsifréine agus mì-ghnàthachadh dhrugaicheanVolkmar, 1996; Giuthas, 2002; Johnston et al., 2008). Anns na bliadhnachan mu dheireadh, tha rannsachaidhean ann an daoine òigear agus modailean bheathaichean air cunntas a thoirt air gluasadan ceangailte ri aois ann an ailtireachd eanchainn cheallach agus mhoileciuilteach agus diofaran ann an buaidhean eòlasach dhrugaichean eadar-dhealaichte (Sleagh agus breic, 1983; Bràiste, 2000; Adriani et al., 2004; Brenhouse et al., 2008; Paus, 2010). Chaidh eadar-dhealachaidhean ann an giùlan a bhuineas ri aois a sgrùdadh cuideachd agus tha fòcas air gu tric, ged a tha giùlan òigear buailteach a bhith gu math coltach ri inbhich ann an cuid as motha de cho-theacsan le dìreach atharrachaidhean beaga ann an comas co-dhùnaidh bho mheadhan na h-òigeachd air adhart (Bràiste, 2000; Doremus-Fitzwater et al., 2009; Figner et al., 2009; Cauffman et al., 2010). A dh ’aindeoin sin, faodaidh òigearan tachartasan cudromach a dh’ obrachadh eadar inbhich. Mar eisimpleir, bha sgrùdadh o chionn ghoirid a ’coimhead ri òigear nas àirde na abairt pròtain c-alt inbheach ann an dorsal striatum agus nucleus accumbens às deidh dha a bhith an làthair aig cuilean le fàileadh co-cheangailte ri duais (Friemel et al. 2010). Chaidh iomradh cuideachd a thoirt air eadar-dhealachaidhean ann an ceuman gnìomhachd neodrach ro-reultach (PFC) òigearan agus ceanglaichean (cuideachd)Ernst et al., 2006; Galvan et al., 2006; Liston et al., 2006; Geier et al., 2009; Uhlhaas et al., 2009a). Ach, chan eil mòran fios air an dearbh nàdar a th ’aig na h-eadar-dhealachaidhean seo a thaobh aois aig an ìre neuronal.

Gus coimeas dìreach a dhèanamh eadar giullachd dhiniteach de niùclan cortail ann an òigearan le inbhich, chlàraich sinn gnìomhachd aon-ionaid agus comas raoin ionadail (LFP) bho cortex orbitofrontal (OFC) de radain agus iad a ’giùlan giùlan brosnachail. Chaidh an OFC a chuimseachadh air sgàth a phrìomh dhleastanas ann an dùil luach giullachd agus fianais roimhe gun robh e ga leasachadh ann an òigearan (Schultz et al., 2000; Galvan et al., 2006; Schoenbaum et al., 2009). Tha an obair giùlain a ’toirt a-steach a bhith ag obair air comann toraidh gnìomh togte (Sturman et al., 2010), a tha na bhun-stèidh togail de dh'iomairt brosnachail. Le sìmplidhachd na h-obrach seo bha e comasach ceumannan giùlain a bhith gu math coltach eadar buidhnean. Mar sin dh ’fhaodadh sinn an beachd-bharail a dhearbhadh gu bheil OFC nan òigearan a’ toirt seachad fiosrachadh co-cheangailte ri obair eadar-dhealaichte an coimeas ri inbhich a dh ’obair mar an aon rud. Tha a bhith a ’dèanamh eadar-dhealachaidhean ann an gnìomhachd neurraideach bunaiteach - agus a’ dèanamh sin aig an ìre neuronal — fìor chudromach airson a bhith ag aithneachadh phròiseasan leasachaidh a dh ’fhaodadh a bhith co-cheangailte ri cunnartan neuropsychiatrach fàsmhorachd, agus airson dealbhachadh ro-innleachdan teachdail airson an leithid de dhuilgheadasan a bhacadh agus a leigheas.

Stuthan & Dòighean

Giùlan

Chaidh deuchainnean a dhèanamh air radain inbheach agus òigearan ann an inneal bogsa oibriche (Coulbourn Instruments, Allentown, PA) anns an robh solas taighe, iris iris a dh ’fhaodadh cnapan bidhe a lìbhrigeadh (sioncronan daingnichte, 45 mg; Bio-serv, Frenchtown, NJ) a-steach gu amar bidhe, agus trì tuill poitean-sròine air an sgeadachadh gu còmhnard air a ’bhalla mu choinneamh amar bidhe. Às dèidh làithean 5-6 bho bhith a ’faighinn gu ìre madainnteach, bha beathaichean gann de bhiadh, chaidh iad an sàs anns an inneal deuchainn giùlain, agus thòisich iad a’ trèanadh air an obair giùlain, a chaidh a chomharrachadh roimhe seo (Sturman et al., 2010). Gu h-aithghearr, dh'ionnsaich radain gu robh iad a ’tarraing a-steach do tholl cnap-sròlach ann an ionad airson ath-neartachadh pheileir bidhe. Thòisich deuchainnean le bhith a ’toirt a-steach solas airson a bhith a’ tighinn a-steach do tholl am meadhan na sròine. Nuair a bhrùth an radan a-steach don toll sin thiormaich an solas a-mach sa bhad agus chaidh peilear singilte a thoirt don phasgan bidhe, a chaidh a shoillseachadh an uair sin. A ’phutadh a-steach don chrann bidhe airson am peile fhaighinn, chuir e dheth solas a’ bhiadh-bidhe agus chuir i eadar-deuchainn eadar-deuchainn 5-s (Figear 1a). Chaidh gach seisean a thoirt gu crìch às deidh deuchainnean 100 no turas 30 min. Dhearbh obair a rinneadh roimhe seo gun gabh an obair seo ionnsachadh gu sgiobalta le òigearan agus inbhich, le dùil ri coileanadh aig an treas latha de thrèanadh (Sturman et al., 2010). Am measg nam prìomh cheuman coileanaidh-obrach bha àireamh nan deuchainnean iomlan a chaidh a dhèanamh anns gach seisean, an comas-fàth bho gual gu pòca ionnsramaid, agus an gainnead bho phòla ionnsramaid gu inntreadh slighe bìdh (faighinn a-mach nam pile). Tomhas ath-aithriseach nan seisean × × Chaidh ANOVAs an coileanadh air gach tomhas toraidh ann an SPSS (alpha = 0.05). Anns a h-uile cùis far an deach briseadh a-mach à spionnadh, chaidh na ceartachaidhean as ìsle a chleachdadh airson atharrachadh ìre-sa-ìre glèidhteachail den ìre as àirde.

Figear 1

Suidhichidhean dealanach, pairilis obair, agus dèanadas giùlain. A) Chaidh radain òigearan is inbhich a thrèanadh air paradig ionnsachadh ionnsramaid sìmplidh anns an robh iad a ’ceangal sròn-pokes (freagairt ionnsramaid) a-steach do tholl le solas aotrom leis na leanas. ...

Anailis air Electrophysiology

Chaidh dàta electrhitheòlasach a sgrùdadh le sgriobtaichean a chaidh an sgrìobhadh gu sònraichte, air an cur gu bàs ann am Matlab (Mathworks, Natick, MA), còmhla ri bogsa mòr-àirneis (Chronux.org) airson sgrùdaidhean LFP agus gnìomhan caochlaideach ann an ìre losgaidh ri fhaighinn gu dligheach le Churchland agus a cho-oibrichean (http://www.stanford.edu/∼shenoy/GroupCodePacks.htm) (Churchland et al., 2010). Anns an fharsaingeachd, bha gnìomhachd neurrach air a ghlasadh aig àm airson tachartasan obrach sònraichte: cuir deuchainn deuchainn air chois, freagairt bho phòc sròine ionnstramaidean, agus inntreadh slighe-bidhe. Bha lorgan LFP amh an urra ri tachartasan de na h-obraichean sin, agus chaidh deuchainnean le buill-bhrisidh a thoirt a-mach mus deach an àireamh àrdachadh. Tha comharran de bholtaids LFP aon-neach-deuchainn agus inbhich amh anns an ùine timcheall air ath-dhaingneachadh air an taisbeanadh (\ tFigear Leasachail 1). Chaidh speactram cumhachd cuibheasach deuchainn gach cuspair anns na grunn diogan timcheall air gach tachartas gnìomh a thomhas le FFT. Chaidh seo a dhèanamh le bhith a ’cleachdadh 13 prìomh tapadairean, toradh bann-ùine 7, agus uinneag gluasadach 1 s (ann an ceumannan 250 ms). Bha na paramadairean sin, an coimeas ri feadhainn eile a rinn sinn sgrùdadh a ’ceadachadh fuasgladh tricead timcheall air 2 Hz, a bha mar as trice a’ ceadachadh bionaichean ioma-tricead anns gach còmhlan ùidh. Chaidh dòigh-obrach ioma-phàipear a chleachdadh leis gu bheil e a ’leasachadh tuairmsean spectrogram nuair a bhios tu a’ dèiligeadh ri dàta sreath ùine neo-chrìochnach (Mitra agus Pesaran, 1999), ged a dh'adhbhraich bhith a ’cleachdadh 1, 3, agus tagaichean 9 gu speuraran an-àirde. Bha gach biona tricead (sreath) anns an speactram cumhachd aig ìre Z gu gnàthach chun na h-ìre cuibheasach de fhradharc aig àm na h-ìre bun-loidhne (uinneag 2 a ’tòiseachadh 3 s mus tòisich thu). Bha na speuran cumhachd gnàthach air an cur am meud airson òigearan agus inbhich.

Chaidh histograman ìre losgaidh ùine-tachartais a dhèanamh airson gach aonad ann an uinneagan timcheall air tachartasan gnìomh. Chaidh an ìre losgaidh cuibheasach thar-dheuchainn de gach aonad aig Z-sgòr gu h-àbhaisteach aig an àm bunaiteach. Bha aonadan air an seòrsachadh mar “gnìomhaichte” no “bacadh” taobh a-staigh uinneagan inntinneach stèidhichte air an robh an gnìomhachd àbhaisteach àbhaisteach aca a ’toirt a-steach trì bionaichean 50 ms leantainneach le Z ≥ 2 no Z ≤ -2, fa leth. Chaidh na slatan-tomhais seo a dhearbhadh a ’cleachdadh mion-sgrùdadh bootstrap neo-pharameatrach aig àm bun-loidhne gach aonad. Airson gach aonad, chaidh an uinneag bun-loidhne a samplachadh air thuaiream le ath-shuidheachadh 10,000 uair. Tha a ’chuibhreann de uinneagan 2-s aig an robh gnìomhachd ath-leasaichte a’ ruighinn slatan-tomhais brìgh mar thomhas den ìre meallta-dearbhach ris an robh dùil airson an aonad sin rè uinneag 2-s sam bith. Dh'adhbhraich seo ìre meallta-dearbhach iomlan de alpha = 0.0034 airson gach aonad òigearan agus alpha = 0.0038 airson gach aonad inbheach. Tha na h-alphas ìosal sin a ’nochdadh gum biodh seòrsachadh meallta aonadan tearc gu leòr gus nach toireadh e buaidh ro dhoirbh air coimeasan staitistigeil de chuibhreannan roinnean eadar deugairean agus inbhich. Gus coimeas a dhèanamh air cùrsa-ùine freagairtean aonadan chaidh an anailis seòrsachaidh a dhèanamh le uinneag gluasadach timcheall air tachartasan gnìomh (meud gluasad-uinneig 500 ms ann an ceumannan 250 ms). Airson uinneagan tìm a bha gu sònraichte inntinneach airson coimeasan staitistigeil co-cheangailte ri aois (me anns na 1 s às deidh a ’chomhairle), chaidh mion-sgrùdaidhean Chi-ceàrnagach a dhèanamh a bha a’ toirt a-steach an àireamh de dh'aonadan inbheach is deugaire gnìomhach, bacadh agus neo-bhrìgheil. Chaidh deuchainnean Chi-ceàrnagach cudromach a leantainn le coimeasan post-hoc de chuibhreannan airson gach roinn (me aonadan toirmisgte eadar òigearan agus inbhich) a ’cleachdadh deuchainn-Z airson dà chuibhreann (Clàr 1). Tha obair a rinn mi roimhe leis a ’pharaitram giùlain seo air sealltainn gu bheil òigearan agus inbhich a’ dèanamh an fhreagairt ionnsramaid aig àirde seasmhach ro sheisean 3 (Sturman et al., 2010). Mar sin, ach a-mhàin far a bheil a chaochladh air a chomharrachadh, tha mion-sgrùdaidhean electrophysiologic air an toirt seachad airson seiseanan 3-6, aig an àm sin tha an comann gnìomh-builean air ionnsachadh gu math leis an dà bhuidheann. An seo agus an àiteachan eile, chaidh am beachd-bheachd null a dhiùltadh nuair a chaidh p <0.05.

Clàr 1

Coimeas eadar gnìomhachd òigridh agus inbhich ann an taghadh de uinneagan taghte airson tachartasan obrach. Tha na h-uinneagan aig a bheil ùidh anns a ’ghlais-ùine air a bhith air an glasadh a-steach don bhròg, am pòca ionnsramaid (Poke) no a dhol a-steach don phas-bidhe (FT). An co-roinn de dheugairean (Adol) agus inbheach ...

Chaidh mion-sgrùdadh air eadar-dhealachadh ann an ìre losgaidh a mheas mar fheartan Fano (caochlachadh cunntas bìdach / ciall) a ’cleachdadh teacsa 80 a’ gluasad ann an ceumannan sa 50 ms. Airson gach aonad, chaidh eadar-dhealachadh cunntaidh spìc agus cunntadh bìogach cuibheasach a thomhas aig gach puing-ùine. Chaidh sliabh na h-ath-choisrigidh eadar-dhealaichte agus cuibheasach airson gach aonad a cho-dhùnadh aig ceum gach uinneag, a ’toirt cùrsa ùine facto Fano timcheall air tachartasan gnìomh. Gus sgrùdadh a dhèanamh a thaobh mar a chaidh atharrachaidhean fhaicinn ann am factar Fano thar ùine (agus eadar-dhealachaidhean eadar facto Fano) agus atharrachaidhean ann an ìre losgaidh cuingealaichte seach atharrachadh, dh'obraich sinn dòigh mhealachaidh mheadhanach air a dhealbh le Churchland agus co-oibrichean (Churchland et al., 2010). Anns a ’chiad anailis rinn sinn co-fhreagradh air leth airson aonadan òigearan agus inbhich. Bha an dòigh-obrach seo a ’cumail na h-aon ìre sgaoilidh ìre sgaoilidh cuibheasach aig gach àm-ùine, le bhith a’ toirt seachad aonadan air thuaiream is a-rithist. Bha tuairmsean factar Fano airson gach puing-ùine stèidhichte air cuibheasachd cuairtean 10 den phròiseas seo. Chaidh an dòigh-obrach seo a dhearbhadh mar dhòigh èifeachdach air buill-àrsaidh a sheachnadh air sgàth atharrachaidhean ann an reat de ghunnaichean (Churchland et al., 2010). A thuilleadh air an seo, chaidh anailis co-ionnanachd fa leth a dhèanamh, anns an robhar a ’cleachdadh an h-eachdram-reat gualain as cumanta aig an aon àm thar buidheann aoise (mar gu h-àrd) agus cuideachd eadar buidhnean aoise. Dhearbh beachdachadh air nithean coltach ri Fano a tha coltach ri meata agus meata na h-ama gun robh na cùrsaichean-ama agus na h-eadar-dhealachaidhean a thaobh aois ann am factar Fano a ’nochdadh eadar-dhealachadh ann an tìde-ama agus cha robh iad dìreach nam buill de eadar-dhealachaidhean ann an ìre gluasaid mheadhanach. Bha factaran Fano òigearan agus inbhich air an coimeas ann an staitistig le bhith a ’cleachdadh deuchainnean ìre ranga ann am Matlab.

toraidhean

Comas Làraichean Ionadail

Nochd clàradh electrhios-eòlasach de LFP, ceum a thathar a ’smaoineachadh a tha a’ nochdadh gnìomhachd luchd-taic roinneil, pàtranan caran coltach ri òigearan agus inbhich tro chuid mhòr den obair, le eadar-dhealachaidhean sònraichte ann an cumhachd sealladh-dìreach as dèidh inntrigeadh ann am biadh gus ath-dhaingneachadh fhaighinn (Figear 2a). Aig an àm sin, nochd na h-inbhich barrachd cumhachd alpha (8-12 Hz) agus beta (13-30 Hz). Bha cumhachd theta (4-7 Hz) agus cumhachd gama ìosal (31-75 Hz) coltach eadar cumhachd bhuidhnean, agus barrachd cumhachd le daoine air òigearan (76-100 Hz) na h-inbhich (Figear 2b).

Figear 2

LFP òigearan agus inbhich air an àrach rè seiseanan 3-6. A) Chaidh spectra cumhachd LFP airson òigearan agus inbhich ann an uinneagan timcheall prìomh thachartasan obair a chuir gu riaghailteach chun na h-ùine bun-loidhne (3 gu 1 an dàrna rud ro àm tòiseachaidh cue) airson gach tricead. An cùrsa-tìm a bhios air a dhèanamh àbhaisteach ...

Anailis air Fano Factor

Chaidh eadar-dhealachaidhean co-cheangailte ri aois fhaicinn ann an eadar-dhealachadh ann an reat de ghunnaichean a bha ceangailte ri tachartasan ghnìomhan sònraichte. Tha am factar Fano, a tha mar leathad a ’chaidreabh eadar caochlachadh cunntas-bìodach agus brìgh cunntadh bìog (a’ ciallachadh)Churchland et al. 2010), chaidh a thomhas airson sgrùdadh a dhèanamh air caochlaidheachd tìm sgaoilidh thairis air deuchainnean (Figear 3). Bha factaran Fano mòran nas motha aig deugairean (8 radain 265 aonad) na inbhich (4 radain 184 aonad) rè seiseanan 3-6 (coimeasan air an coileanadh le deuchainnean sùim ìre) rè ùine bun-loidhne 2 s Z = 6.90, p <0.01, ann an a Uinneag 1-sec dìreach às deidh a ’chue deuchainn-tòiseachaidh Z = 5.48, p <0.01, ann an uinneag 1 s stèidhichte timcheall air freagairt ionnsramaid Z = 3.12, p <0.01, agus anns an dàrna diog a’ leantainn suas gu ath-neartachadh Z = 3.77 , p <0.01 (Figear 3). Seach gu bheil àireamhachadh facto an crochadh air meud agus ceum na h-uinneige, dh'atharraich sinn na paramadairean sin anns an ùine timcheall air a ’phòla ionnsramaid gus sealltainn gu bheil buaidh air a’ chùrsa ùine agus air na h-eadar-dhealachaidhean a thaobh aois (ma tha meud agus fuachd na h-àireamhachadh)Figear Leasachail 2). Choilean sinn modh coltach ri bhith a ’co-fhreagairt (Churchland et al. 2010) a bhith a ’cumail an ìre gluasaid mheadhanach timcheall air ùine gus an adhbhrachadh nach atharraicheadh ​​atharrachaidhean reat connaidh teann ar mìneachadh air am factar Fano mar thomhas caochlaidheachd (Figear Leasachail 3a). Rinn sinn co-ionnanachd cuideachd air sgaoilidhean reat losgadh eadar buidhnean aoise (Figear Leasachail 3b). Bha factaran feòla amha glè choltach ris an fheadhainn a chaidh a thomhas le modh mheathaidh cuibheasach, a ’dearbhadh gu bheil an cùrsa ama facto Fano a tha air a choimhead a’ nochdadh an eadar-dhealachadh ann an àm tar-bhualaidh ge bith dè an dineama a tha ann an ìre giùlain-fiodha. Is e aon eisgeachd ri seo às dèidh ath-dhaingneachadh ath-dhaingneachaidh, agus aig an àm sin bha inbhich a ’taisbeanadh factaran Fano nas motha (Figear 3). Bha an t-eadar-dhealachadh seo co-dhiù gu ìre mar thoradh air atharrachaidhean ann an ìre giùlain mheadhanach, oir cha robh eadar-dhealachadh staitistigeil sam bith anns na h-adhbharan Fano mheadhanach a bha rèidh san ùine sin (Figear Leasachail 3). Tha na toraidhean seo a ’sealltainn gu bheil tachartasan cudromach a’ adhbharachadh lùghdachadh anns an eadar-dhealachadh ann an tìmeachadh eadar an dà chuid òigearan agus inbhich, agus gu h-inntinneach, gu bheil am brìgh nimhe òigearan aig OFC nas caochlaidiche na inbhich ann an cuid mhath den obair. Thathar den bheachd gu bheil lùghdachaidhean air feartan Fano a dh ’bhios air an stiùireadh le spionnadh na seilbh coitcheann de dh'ailtireachd cortail (Churchland et al. 2010). Mar sin, ma dh ’fhaodadh gu bheil factaran Fano nas àirde a’ toirt a-mach gu bheil claonadh gnèitheach ann a bhith a ’toirt amannan nas teinne anns an OFC nan òigearan an coimeas ri inbhich.

Figear 3

Anailis air facto Fano a ’coimeas eadar-dhealachadh ann an ìrean losgaidh òigearan agus inbhich. Is e am facto Fano a ’chasg aig an eadar-dhealachadh ann an cunntadh spike-le-deuchainn agus brìgh a tha a’ toirt buaidh air gach aonad. Le bhith a ’cleachdadh uinneag-sleamhnachaidh chaidh an tuairmse seo a thomhas aig puingean-ama ...

Obair aonaid

Nochd anailis air gnìomhachd niùclach aon-aonad tron ​​obair eadar-dhealachaidhean susbainteach airson tachartasan eadar òigearan agus inbhich. Ann an seisean 1, mus ionnsaich iad na comainn toraidhean gnìomh, cha do dh'atharraich gnìomhachd aonaid mòran gus tachartasan a chur an gnìomh anns gach buidheann. Aon uair is gun robh an obair air a h-ionnsachadh gu math (seiseanan trèanaidh 3-6), ge-tà, thachair tachartasan tachartais pàtrain cunbhalach de ghnìomhachd neurrach (Figear 4). Tha na h-ìrean giùlain aig ìre bhunaiteach de gach aonad a tha air an glasadh a-steach do thachartasan obrach air an sealltainn ann Figear 5a, a ’nochdadh raon agus meud gnìomhachd neodrach mean air mhean. Ann an inbhich (radain 4, aonadan 184), ach chan ann airson òigearan (radain 8, aonadan 265), chaidh gnìomhachd cuibheasach a lùghdachadh aig a ’chuilean agus ro na freagairt ionnsramaid (Figear 5b). Às dèidh an fhreagairt, thuit gnìomhachd àbhaisteach àireamh-sluaigh an dà bhuidhinn a-rithist, le òigridh ag ath-bhualadh barrachd na inbhich. Timcheall air àm ath-dhaingneachaidh bha gnìomhachd an t-sluaigh ag èirigh, le inbhich a ’àirde aig ìre nas tràithe agus aig ìre nas ìsle na deugairean. Chaidh gnìomhachd aig an ìre as àirde de dheugairean a ruighinn aig àm dol a-steach airson biadh; aig an àm sin bha gnìomhachd cuibheasach inbheach fada nas ìsle. Ged nach robh gu leòr ann an àireamh mhath gus co-dhùnadh làidir a tharraing, nochd òganaich (n = 8 aonadan) agus inbhich (n = 5 aonadan) gluasadan luath spreagail (FS) sealladh eadar-ghnìomhach coitcheann co-cheangailte ri tachartasan ùidh mar an àireamh coitcheann de aonadan anns na seiseanan 3 - 6 (Figear Leasachail 4). Coimeas air an tomhas de ghnìomhachd ceumnach brosnachail agus teann a bhith an sàs ann an tachartasan (Figear 5cmar as trice bha e a ’nochdadh fhreagairtean lùghdachaidh lùghdaichte agus freagairtean claonaidh co-ionann no leasaichte ann an òigearan. Anns an 1 s a ’leantainn an leòm, bha cuibhreann mòran na bu mhotha de na h-aonadan air an casg aig inbhich na na h-òigearan le àireamhan coimeasach de aonadan gnìomhach (Clàr 1). An dèidh an fhreagairt ionnsramaid, nuair a bha lughdachadh ann an gnìomhachd àireamh-sluaigh air òigearan agus inbhich, chaidh co-ionannean de dh'aonadan gnìomhach is toirmisgte fhaicinn. Sheall sgrùdadh anailis de dh ’gluasad-ghluasadach, a chaidh a chleachdadh airson a’ shamhla a thoirt air an t-àm aig am bi sinn a ’trusadh neraltach, timcheall air a’ fhreagairt ionnsramaid, gun deach casg a chuir air aonadan a chuir casg air inbhich nas tràithe agus gun robh iad nas fhaide na ann an òigearan (Figear 5c). Tha seo air a dhearbhadh le bhith a ’sgrùdadh cuibhreannan de dh'aonadan toirmisgte ann an uinneagan ùine 0.5 s ro agus 1 - 1.5 s às deidh freagairt ionnsramaid (Clàr 1). Ged a tha coltas ann gu bheil aonadan gnìomhach inbheach air am fastadh ro òigearan, cha robh na h-eadar-dhealachaidhean sin cudromach gu staitistigeil. Bha a ’chuibhreann de dh'aonadan a chaidh an seòrsachadh mar ghnìomhachadh agus bacadh air an atharrachadh gu mòr timcheall air daingneachadh, le barrachd cuibhreannan de dh'aonadan toirmisgte agus deugairean le barrachd cuibhreannan de dh'aonadan gnìomhaichte. Ro 0.5 - 1 s às deidh daingneachadh, cha robh eadar-dhealachaidhean sam bith co-cheangailte ri aois ann an seòrsachadh aonadan. Tha na co-dhùnaidhean sin a ’sealltainn, ged a dh’ fhaodadh cuibhreannan co-ionann de dh ’aonadan deugaire is inbheach a bhith air an cur an gnìomh no air am bacadh aig diofar amannan (me pòc ionnsramaid), tro mòran den obair bha cuibhreannan nas lugha de dh'aonadan toirmisgte aig deugairean.

Figear 4

Ìre bhunait àbhaisteach gnàthach-gnàthach + 1 sem (sgàileadh) airson gach aonadan inbheach agus òigear, a tha air an glasadh le ùine airson tachartasan obrach anns gach aon de shia sheisean. B ’e 4.66Hz an ìre losgaidh anns na h-òigearan meadhanach agus bha gach aonad inbheach 5.18Hz. ...

Figear 5

Phasic OFC àireamh-sluaigh agus gnìomhachd aon-aonad rè seiseanan 3-6. A) Tha plotaichean teas a ’riochdachadh an ìre losgaidh àbhaisteach àbhaisteach airson gach aonad òganach (n = 265; plotaichean àrda) agus inbheach (n = 184; plotaichean as ìsle). Tha gach sreath na ghnìomhachd aonad fa leth ...

Deasbaireachd

Aig ìrean àireamh-sluaigh agus aon-aonaid, làimhsich OFC òigearan giùlan a bha air a dhuaiseachadh gu h-eadar-dhealaichte na giùlan inbhich, leis an eadar-dhealachadh as follaisiche nas ìsle ann an gnìomhachd niùclach dha clann a chaidh a dhùsgadh agus tachartasan cudromach eile. Nochd òigearan cuideachd barrachd caochlaideachd ann an spìc mhòr anns a ’mhòr-chuid den obair. Rè ath-dhaingneachaidh, a bharrachd air nas lugha de lùghdachaidhean ann an gnìomhachd, bha cuibhreann na bu mhotha de na h-òganaich ag àrdachadh an gnìomhachd, a bharrachd air eadar-dhealachaidhean ann an cumhachd alpha, beta agus gamma LFP an coimeas ri inbhich. Tha e cudromach gun deach na h-eadar-dhealachaidhean giullachd neodrach a tha co-cheangailte ri aois an toirt an aire ged a bha coileanadh obair coltach ri chèile, a tha a ’sealltainn nach eil eadar-dhealachaidhean mar sin a’ riochdachadh dìth giùlan (Schlaggar et al., 2002; Yurgelun-Todd, 2007). Fiù nam biodh cuspairean eile a ’cur ri bhith a’ sealltainn eadar-dhealachaidhean giùlain tro thrèanadh tràth, bha an òigridh agus inbhich a ’coileanadh na h-ìre aig ìre as àirde bhon treas seisean air adhart. Bha na mion-sgrùdaidhean dealan-eòlas aca ag amas air na seiseanan nas fhaide air adhart, nuair a bha an dà bhuidheann a ’toirt deagh thuigse air a’ cho-obrachadh gnìomh-gnìomha. Thagh sinn gnìomh giùlain a dh ’fheumas beachdachadh, ged a bha sin gu math sìmplidh airson a bhith air ionnsachadh anns an ùine ghoirid airson òigeachd nan radan, a bhith na bhun-stèidh airson giùlan nas toinnte. Mar sin, tha na toraidhean seo a ’sealltainn gu bheil eadar-dhealachadh brìoghmhor ann an tachartasan diadhaidh agus èifeachd giullachd (mar a tha e a’ toirt a-steach caochlachadh am brìgh) na h-inbhich, eadhon mar a bhios òigearan an sàs ann.

Mar as trice cha robh clann le òigearan ag obair nas lugha na inbhich ann an tachartasan giùlain cudromach leithid a ’toirt a-steach deuchainn-cùirte, ron fhreagairt ionnsramaid, agus ro agus rè duaise. Dh'fhaodadh eadar-dhealachaidhean a tha co-cheangailte ri aois a bhith mar thoradh air nas lugha de thoirmeasg niùclasach OFC aig na h-amannan sin. Tha toirmeasg neuronal a ’cluich pàirt riatanach ann an co-thaobhadh gnìomhachd oscillatory (Fries et al., 2007; Cardin et al., 2009; Sohal et al., 2009), a ’smachd a chumail air àm toinnte an t-snìomh, agus a bhith a’ leasachadh èifeachdas conaltraidh neuronal (Buzsaki agus Chrobak, 1995). Tha a leithid sin de oscillations, mar a th ’air an tomhas le EEG agus LFP, nan gluasadan ruitheamach ann an torachas neuronal, thathas a’ smaoineachadh gu bheil seo a ’nochdadh eadar-obrachaidhean fheartan cealla is cuairtean in-ghnèitheach (Buzsaki agus Draguhn, 2004), a bhios a ’gleusadh àm toraidh an spìc (Fries, 2005). Faodaidh sioncronachadh osclantaidhean a bhith na mheadhan airson conaltradh bhuidhnean neuronal (Fries, 2005), agus dh'fhaodadh gum bi e aig teis-meadhan ceangaltas lèirsinneach agus pròiseasan eile (Uhlhaas et al., 2009b). Tha ceuman de shioncronachd neurononach ann am buidhnean tricead sònraichte a ’co-cheangal ri coileanadh inntinneil ann an iomadh suidheachadh (Basar et al., 2000; Hutcheon agus Yarom, 2000agus agus gu bheil iad air an lùghdachadh ann an grunn stàitean eòlas-eòlach, mar sgitsophrenia (Uhlhaas agus Singer, 2010). Tha Uhlhaas agus a cho-obraichean air faighinn a-mach gu bheil eadar-dhealachaidhean ann an ascailean EEG co-cheangailte ri obair eadar òigearan dhaoine agus inbhich (Uhlhaas et al., 2009a). Ann an co-chòrdadh ris na toraidhean sin, fhuair sinn àrdachadh nas lugha ann an cumhachd alpha agus beta ann an OFC nan òigearan nuair a chaidh an daingneachadh. Thathar den bheachd gu bheil na bannan tricead seo cudromach airson conaltradh neodrach thairis air astaran nas fhaide (Pfurtscheller et al., 2000; Brovelli et al., 2004; Klimesch et al., 2007), a dh'fhaodadh a bhith nas èifeachdaiche ann an òigearan. Tha am mìneachadh seo co-chòrdail le rannsachaidhean a tha a ’sealltainn gu bheil ceanglaichean obrachail ag atharrachadh bho bhith nas ionadail gu barrachd sgaoilte tro leasachadh (Fair et al., 2009; Somerville agus Casey, 2010).

Chunnaic sinn cuideachd eadar-dhealachaidhean a bhuineas do aois ann an eadar-dhealachadh ann an reat losgadh-suas thairis air deuchainnean, ga mheasadh le bhith a ’dèanamh sgrùdadh air factar Fano. Tha obair o chionn ghoirid air sealltainn gu bheil gnìomhachd spìosrachaidh neuron ann an iomadh sgìre cortical air a stèidheachadh le brosnachadh no giùlan ionnstramaid, mar a tha air a nochdadh ann am factaran Fano lùghdaichte (Churchland et al., 2010). Gu dearbh, thug sinn fa-near gun do dh'adhbhraich giùlan anns an OFC, dòigh-giùlain ionnsramaid / dùsgadh, agus ath-neartachadh (ann an inbhich) lùghdachadh anns an tomhas againn de chaochlaidheachd reat-losgadh. Thachair na lùghdachaidhean as motha ri linn atharrachadh mar a rinn radain an fhreagairt ionnsramaid agus anns an ùine ro ath-dhaingneachadh. Bhiodh dùil ri barrachd caochlaideachd ann am modhan losgaidh mura biodh smachd air teann a thaobh gnìomhachd neodrach mean air mhean, mar a dh ’fhaodadh a bhith ann an OFC òigearan. Bha barrachd air inbhich Fano aig inbhich a ’fàs na bu mhotha dhen obair, ach a-mhàin an ùine 1 dìreach an dèidh tòiseachadh ann am biadh. Tha na toraidhean seo a ’sealltainn gu bheil dualtach barrachd aig ìre òigearan òigearan, a dh’ fhaodadh gum bi nas lugha èifeachdais ann an còdadh neodrach. Tha sin a ’nochdadh gu bheil barrachd fhactaran Fano a’ sealltainn gu bheil niùclairean OFC òigearan a ’cur na h-aon thachartasan airidh a dh’ inns le barrachd caochlaideachd, bho dheuchainn gu deuchainn, a dh ’fhaodadh a bhith a’ ciallachadh nan comharran comharradh-gu-fuaim nas ìsle anns an còd ìre co-fhreagarrach an coimeas ri inbhich. Tha seo co-chòrdail ris a ’lorg gu bheil co-mheas gu ìre fuaim ri fuaim aig comasan agus clann nan òigridh agus inbhich, a dh’ fhaodadh a bhith mar thoradh air “neo-sheasmhachd eadar-dhealaichte” roinnean na h-eanchainn ag ullachadh nan comharran seo (Segalowitz et al., 2010). Dìreach mar a tha casg casg air a bhith a ’toirt astalachadh, bidh lìonraidhean taobhach a’ toirt seachad cinnteach gu bheil àm ann airson spionnadh prìomh cheallan (Buzsaki agus Chrobak, 1995). Mar sin, dh'fhaodadh ceangal a bhith ann eadar an dualtas airson aonadan òigearan a bhith a ’taisbeanadh nas lugha de chuir-às-chèile gu tachartasan susbainteach, agus barrachd caochlaideachd ann an ìre nan òganaich. Feumaidh sinn a bhith faiceallach, ge-tà, nach eil ceangal den t-seòrsa sin direach, oir cha robh àm nan eadar-dhealachaidhean as motha eadar facto Fano cuideachd nan àm airson eadar-dhealachaidhean as motha ann an toirmeasg mean air mhean.

Bidh atharrachaidhean mòra neurodevelopative ri fhaighinn aig àm òigeachd. Tha lughdachadh ann an cuspair glas agus cur ris a ’chùis gheal aig an àm seo (Benes et al., 1994; Paus et al., 1999; Paus et al., 2001; Sowell et al., 2001; Sowell et al., 2002; Sowell et al., 2003; Gogtay et al., 2004). Nochdaidh luchd-gabhail airson grunn neuromodulators mar dopamine aig ìrean nas àirde de dhaoine òigearan na tha iad an inbhich ann am PFC agus asglia basal (Gelbard et al., 1989; Lidow and Rakic, 1992; Teicher et al., 1995; Tarazi et al., 1999; Tarazi agus Baldessarini, 2000). Ann an radain air an eanchainn, tha gnìomhachd neral sponaigteach niùc dopamine nas motha ann an òigearan na òganaich no inbhich (McCutcheon agus Marinelli, 2009). Ann an sliseagan cortical tha buaidh gnìomhachadh an neach-gabhail dopamine D2 a ’nochdadh dìreach le deireadh an àilleachd no ìre inbheach òg, agus aig an àm sin chì thu gluasad obann (Tseng agus O'Donnell, 2007). Bidh an nochdadh air gabhadain NMDA air neurran spìceadh (FS) cuideachd ag atharrachadh gu mòr ann am PFC òigearan. Cha bhith a ’mhòr-chuid de na h-òganaich FS òigearan a’ nochdadh sruthan sam bith a tha a ’toirt taic bho mheadhan na Gàidhlig aig an NMDA. Bidh na ceallan sin aig a bheil iad a ’taisbeanadh NMDA air a lùghdachadh gu mòr: co-mheas AMPA (Wang agus Gao, 2009). Tha na sgrùdaidhean sin a ’sealltainn gu bheil eadar-dhealachaidhean bunaiteach ann an ailtireachd agus eòlas-eòlas roinnean eanchainn òigearan agus tar-chuirichean co-cheangailte ri giùlan dealasach agus so-leòn inntinn. Is e an rannsachadh seo, a dh ’aithnicheas sinn a’ chiad rud a chleachdadh clàradh electrhisio-eòlasach seann-fhasanta ann an dùsgadh, a ’giùlain a-mach gu bheil beathaichean òigearan ag adhartachadh buntanas gnìomhach na toraidhean ceallach is moileòcanach seo le bhith a’ sealltainn gu bheil gnìomhachd neurrach co-cheangailte ri obair gu ìre eadar-dhealaichte ann an òigearan ann an giullachd tachartasan.

Tha sgrùdaidhean fMRI daonna air faighinn a-mach gu bheil clann nan òigearan a ’cosg dhuaisean agus dhuais duais eadar-dhealaichte ri inbhich aig ìre roinneil nas motha (Ernst et al., 2005; Galvan et al., 2006; Geier et al., 2009; Van Leijenhorst et al., 2009). Tha am mìneachaidhean a th ’ann an-dràsta mu chuid de ghluasadan giùlan òigridh air an gabhail a-steach a’ bharail gu bheil an PFC “neo-leasaichte” a thaobh a ghnìomhachd agus / no a cheangal obrachail le agus fo-atharrachadh structaran fo-chnàmhach (Ernst et al., 2006; Casey et al., 2008; Steinberg, 2008). Tha an sgrùdadh a tha ann an-dràsta a ’lorg gu bheil eadar-dhealachaidhean leasachaidh so-fhaicsinneach fiù ann an giùlan dualach gu math bunaiteach, agus gu bheil iad air am foillseachadh gu bunaiteach aig ìre aon-aonad le nas lugha buaidhe airson gnìomhachd niùclach nas ìsle ann an cladhach òigearan dhan mhòr-chuid, ach cha chuir a h-uile tachartas. Ged a tha feum air obair san àm ri teachd gus ceangal leithid seo a stèidheachadh, dh ’fhaodadh gum bi eadar-dhealachaidhean aig ìre aon-aonad anns na cuibhreannan de fhreagairtean neo-sheasmhach a bhith mar bhunadh air cuid de na h-eadar-dhealachaidhean òigearan air am faicinn ann an cumhachd oscillation agus caochlaideachd am brìghe-ama. Air sgàth cho cudromach sa tha casg air smachd a chumail air àm nuair a tha spìcean air an cuir a-mach, a ’cur an gnìomh eanchainn, agus mar sin a’ toirt cothrom air conaltradh èifeachdach mu na buidhnean neuronal (Buzsaki agus Chrobak, 1995; Fries et al., 2007), tha casg air PFC òigridh air a lùghdachadh a ’co-chòrdadh ri bhith ag amharc air eadar-dhealachaidhean air sgèile mhòr ann an giullachd cortail a chithear anns an sgrùdadh seo agus feadhainn eile. Ach, ma dh ’urrainn dha òigearan nas lugha de lùghdachaidhean a dhèanamh ann an gnìomhachd aonaid timcheall thachartasan freagarrach, dh'fhaodadh lughdachadh nas lugha a dhèanamh ann an gnìomhachd dhaoine a tha beothail a bharrachd air casg a bharrachd air casg.

Faodaidh gnìomhachd coiscthe cortical atharrachadh buaidh a thoirt air casg giùlain (Chudasama et al., 2003; Narayanan agus Laubach, 2006) agus air a bhith co-cheangailte ri cuid de stàitean pathologicalChamberlain et al., 2005; Lewis et al., 2005; Behrens agus Sejnowski, 2009; Leòdhas, 2009). Mar eisimpleir, tha daoine le sgitsophrenia air abairt mRNA GAD67 a lùghdachadh, einsím a tha an sàs ann an co-chur an neurotransmitter inhibitory GABA (Akbarian et al., 1995). Tha euslaintich sgitsfrenia cuideachd air lughdachadh a thoirt air luchd-giùlan bileagan GABA (GAT-1) -eilearan an tuaighnear-chasach anns a ’PFC (Woo et al., 1998). Tha seo gu h-àraid iomchaidh a thaobh rannsachadh air òigearan, mar an dachannan às-fhalaichte aig GAT-1 (a tha cuideachd mar dìon a-steach dhan pharabumin) agus dìreach an uair sin air fàs òigear agus an uairsin a dhol tro ìsleachadh mòr tro òigeachd anmoch (Cruz et al., 2003), an t-àm àbhaisteach airson sgitsophrenia. Faodaidh obair san àm ri teachd a tha a ’mìneachadh an dearbh thobar de ghnìomhachd ceumnach a tha co-cheangailte ri aois ri linn leasachadh àbhaisteach a bhith a’ buntainn gu dìreach ri pathophysiology agus cùrsa ùine samhlachail thinneasan leigheas-inntinn a dh'èireas rè òigeachd.

Material a bharrachd

Acknowledgments

iomraidhean