Mesolimbic nýjungarvinnsla hjá eldri fullorðnum (2007)

Cereb Cortex. 2007 des.17 (12): 2940-8. Epub 2007 Mar 23.

Bunzeck N1, Schütze H, Stallforth S, Kaufmann J, Düzel S, Heinze HJ, Düzel E.

Abstract

Venjuleg öldrun tengist taugatapi í dópamínvirku miðhjálpinni (substantia nigra / ventral tegmental area, SN / VTA), svæði sem nýlega hefur verið beitt við að vinna úr nýjum áreiti sem hluti af mesólimbískum neti, þ.mt hippocampus. Hér töluðum við aldurstengd byggingar hrörnun Mesolimbic kerfisins með því að nota segulmagnaflutningshlutfall (MTR) og tengdu það saman við mesolimbísk blóðskilunarsvör (HR) til að örva nýjung. Tuttugu og eitt heilbrigt eldra fólk á aldrinum 55 til 77 ára framkvæmdi sjónrænan oddball hugmyndafræði sem gerði kleift að greina mesolimbic HR til nýjungar frá vitund, neikvæðum tilfinningalegum gildum og markvissu með því að nota virkan segulómun. HR í hægri SN / VTA og hægri hippocampus við nýjung voru jákvæð tengd bæði SN / VTA MTR og hippocampus MTR en ekki amygdala MTR. Samt sem áður, HR í amygdala við neikvæð tilfinningalegt gildi samsvaraði amygdala MTR en ekki MTR í SN / VTA eða hippocampus. Niðurstöðurnar koma á uppbyggingu-aðgerðarsambandi til stuðnings hippocampal-SN / VTA lykkju mesólimbískrar nýjungarvinnslu með því að sýna fram á að blóðskiljun virkjun í SN / VTA og hippocampus fyrir nýjung er valin áhrif á aldurstengd hrörnun þessara mannvirkja.

lykilorðin

Hvernig gengur lífið dag frá degi? Er það í jafnvægi og allt eins og það á að vera? Er jafnvægi hvort sem litið er á veraldlega stöðu eða andlega? Lífið er eins og það er. Það er ekki alltaf sólskyn. Það koma reglulega lægðir með rok og rigningu. Við vitum að í heildar samhenginu er lægð hluti af vistkerfi að leita að jafnvægi. Stundum erum við stödd í miðju lægðarinnar. Þar er logn og gott veður, sama hvað gengur á þar sem stormurinn er mestur. Sama lögmál gildir varðandi þitt eigið líf. Ef þú ert í þinn miðju, þínum sannleik þá heldur þú alltaf jafnvægi átakalaust. Sama hvað gustar mikið frá þér þegar þú lætur til þín taka. Huldufólk hefur gefið okkur hugleiðslu sem hjálpar okkur að finna þessa miðju, finna kjarna okkar og sannleikann sem í honum býr. Þegar þú veist hver þú ert og hvers vegna þú ert hér, mun líf þitt vera í flæðandi jafnvægi. Hugleiðslan virkjar þekkinguna sem er í vitund jarðar og færir hana með lífsorkunni inn í líkama okkar. Þar skoðar hún hugsana og hegðunar munstrið og athugar hvort það myndar átakalausu flæðandi jafnvægi. Hinn möguleikinn er falskt jafnvægi sem hafa þarf fyrir að viðhalda með tilheyrandi striti, áhyggjum og ótta. Síðan leiðbeinir þessi þekking okkur að því jafnvægi sem er okkur eðlilegt. Við blómstrum átakalaust, líkt og planta sem vex átakalaut frá fræi í fullþroska plöntu sem ber ávöxt.

Samræmdar vísbendingar eru um að dópamín gegni hlutverki, ekki aðeins í styrkingarnámi, heldur einnig í hippocampus-háðu þátttöku minni myndun (Lisman og Grace 2005). Hjá dýrum stuðlar dópamín til aukins langtíma aukningu hippocampal (Otmakhova og Lisman 1996; Li et al. 2003; Lemon og Manahan-Vaughan 2006) og langvarandi þunglyndi (Lemon og Manahan-Vaughan 2006) á svæði CA1 og bætir hippocampus-háð nám (Gasbarri o.fl. 1996; Bach o.fl. 1999; Lemon og Manahan-Vaughan 2006). Notkun dópamínvirkra lyfja í æðarhringa (svo sem amfetamín) bætir landsminni í vatni völundarhús (Packard o.fl. 1994). Inndælingar í sértækum dópamíni D1 / D5 viðtakablokkum leiða til skertrar aðsetningar rannsóknarhegðunar þegar dýr eru endurflutt í upphaflega nýtt umhverfi (Lemon og Manahan-Vaughan 2006). Hjá mönnum geta sjúklegar breytingar á dópamínvirka kerfinu tengst minnisskorti (Backman o.fl. 2000).

Hagnýtar líffærafræðilegar vísbendingar um hlutverk dópamínvirkra miðheilans í þáttaskilkóðun koma frá nýlegum niðurstöðum á fmRI (function reseticance imaging). Verðlaunartengd virkjun á substantia nigra / ventral tegmental svæðinu (SN / VTA), svæði þar sem mesolimbic dopaminergic neuromodulation er upprunnin, tengist bættri hippocampus háðri langtímamyndun og mögulega styrkingu (Wittmann o.fl. 2005; Adcock o.fl. 2006). Kóðunartengd miðlægs virkjun fer einnig fram óháð umbun (Schott o.fl. 2006). Atómísk ályktun að þetta virkni svar SN / VTA tengist dópamínvirku taugaboði hefur verið styrkt með nýlegum erfðagreiningum sem sýna að kóðunartengd virkjunarsnið á þessu svæði er mótuð með virkni breytilegs fjölda endurtekinna fjölbreytileika í dópamín flutningsaðila. (DAT1) gen (Schott o.fl. 2006).

Lagt hefur verið til að starfssamband SN / VTA og hippocampus sé drifið áfram af hvati nýjungar (Lisman og Grace 2005). Verðlaunakóða dópamínvirka miðheila taugafrumur í dýrum bregðast einnig við nýjungum og venja þegar áreiti verður kunnugt án styrkingar (Schultz 1998). Með því að nota fMRI sáum við nýlega að SN / VTA manna bregst við nýjungu áreiti, en aðrar tegundir áreynsluhæfileika eins og vitundar (eða samhengisfrávik), neikvæð tilfinningaleg gildi eða markviss þekking áreynsla eru minna árangursrík (Bunzeck og Duzel 2006). Þessi gögn veita sönnunargögn í þágu nýlegs líkans sem bendir til virkrar hippocampal-SN / VTA lykkju nýjunarvinnslu og kóðunar (Lisman og Grace 2005). Þeir skýra að ef engin sýnileg umbun er, þá er virkjun þessarar lykkju knúin áfram af nýjunar áreiti frekar en annars konar áreynsluhæfni. Ásamt framangreindum gögnum sem tengja virkni SN / VTA við árangursríka kóðun jafnvel ef ekki er umbunað (Schott o.fl. 2006), þessar niðurstöður benda á tengsl milli nýjungarsvörunar í hippocampal-SN / VTA og árangursríkrar myndamyndunar.

Dópamínvirk taugaboðbreyting gengst undir aldurstengdar breytingar sem skipta máli fyrir episodic minni. Upplýsingar um krufningu manna benda til 3% aldurstengdrar lækkunar á dópamíni D1 (Seeman o.fl. 1987; Cortes o.fl. 1989; Rinne o.fl. 1990) og D2 viðtaka (Seeman o.fl. 1987) á áratug. Í SN er tap á dópamínvirkum taugafrumum upp á 6% á áratug í miðjuhlutanum og 2% í hliðar leggshluta (Fearnley og Lees 1991). Í samhengi við andlitsgeislunar fluorodopa positron losunargeislaljómhæfu og fjölda taugafrumum eftir fæðingu í SN var taugafrumt stranglega í réttu hlutfalli við minnkun á framkomu dópamíns í streatali (Snow o.fl. 1993). Hjá öldruðum fullorðnum er betri grein fyrir halla á episodic minni með D2 viðtaka bindingu en eftir aldri (Backman o.fl. 2000).

Hippocampal-SN / VTA líkanið spáir því að svörunarstærð SN / VTA manna og hippocampus við nýjung hjá eldri fullorðnum ætti að vera sameiginlega ákvörðuð af heilindum í SN / VTA og hippocampus. Aftur á móti í ljósi þess að amygdala stuðlar ekki beint að hippocampal-SN / VTA nýjavinnslu (Lisman og Grace 2005; Bunzeck og Duzel 2006), hvorki hippocampal né SN / VTA viðbrögð við nýjungum ættu að vera í samræmi við heiðarleika innan amygdala. Við prófuðum þessa tilgátu með sömu nýjungar hugmyndafræði sem vakti áreiðanleg blóðskiljunarsvör (HR) í SN / VTA og hippocampus hjá ungum fullorðnum (Bunzeck og Duzel 2006) í hópi heilbrigðra eldri fullorðinna. Uppbyggingarhæfni SN / VTA, hippocampus og amygdala allra þátttakenda var mæld með því að nota segulmagnaðir flutningsmyndir (MTI).

Segulmagnaflutning í vefjum snýr að skiptum á róteindarstringingu milli hreyfanlegra róteinda vatns og róteinda sem eru hreyfluð með makrómúlum (Wolff og Balaban 1989). Til að ná fram MTI er segulmögnun fjölfrumu róteinda að hluta mettuð með því að nota viðeigandi geislun utan ómun við venjulega myndun vægra róteinda. Samspil þessara að hluta mettaðra macromolecular róteinda við róteindir hreyfanlegs vatns í beinu nærliggjandi umhverfi þeirra dregur úr vatnsmerki á myndunum. Þessi merkjasamdráttur fer eftir vefjaeiginleikum eins og styrk, uppbyggingu og / eða efnafræði stórsameinda og vatnsinnihaldi sem og af myndaröð breytum. Ef 2 mælingar í röð með (segulmagnaflutning [MT]) og án (engin segulmagnaflutning [noMT]) eru fengnar með segulmagnaflutningi er hægt að reikna svokallað segulmagnaflutningshlutfall (MTR) á voxel með voxel grunni samkvæmt: MTR = (noMT - MT) / noMT.

Greint hefur verið frá lækkun á MTR í Hippocampal í Alzheimerssjúkdómi (Hanyu, Asano, Iwamoto, o.fl. 2000; Hanyu, Asano, Kogure o.fl. 2000) og í minna mæli við vitglöp í Lewy líkama (Hanyu o.fl. 2005). Sértæk sjúkdómsfeðlisfræði sem liggur að baki lækkun MTR hippocampal í þessum tilvikum er ekki enn skýr, en lækkun á MTR hjá sjúklingum með MS-sjúkdóm gefur nokkrar vísbendingar. Þeir benda til þess að hægt sé að draga úr MTR jafnvel þó að aðrar myndgreiningaraðgerðir, svo sem T2- og T1-væg myndgreining, sýnir ekkert óeðlilegt sem gerir það sérstaklega viðkvæm við að greina snemma frávik eðlilegra vefja þar á meðal hvítt efni (Iannucci o.fl. 2000; Traboulsee o.fl. 2002; Audoin o.fl. 2004; Fernando o.fl. 2005) og cortical (Fernando o.fl. 2005) sem og djúpt grátt efni (Audoin o.fl. 2004). MTR minnkun á eðlilegu hvítu efni gæti verið vegna astrocytic fjölgunar, bólgu í æðum, afmýlingu (Rademacher o.fl. 1999), og tap á axonal þéttleika (van Waesberghe o.fl. 1999) sem og æðum móðgun (Fazekas o.fl. 2005). MTR minnkun á eðlilegu gráu efni gæti verið vegna transsynaptísks formfræðilegs óeðlilegs afleiðing afferðar afmýelinandi sársauka, og þessi möguleiki var nýlega studdur með því að komast að því að sjónrænn barkstera í mænu er minni eftir einangrað atvik á sjóntaugabólgu (Audoin o.fl. 2006). Athyglisvert er að þessir sjúklingar höfðu einnig minnkað MTR í hippocampus, yfirburða gyrus í tima, linsuliða kjarna og heila, sem bendir til þess að MTR sé næmur fyrir transsynaptic taugafrumum og barksterum sinfískum morfologískum breytingum á eðlilegu gráu efni eftir fjarlægar afferent hvítar efni sár (Audoin o.fl. 2006).

MTR lækkun hefur einnig komið fram hjá SN hjá sjúklingum með Parkinsonsveiki (PD) (Eckert o.fl. 2004; Seppi og Schocke 2005). Ástæðan fyrir lækkun SN MTR í PD er ekki að fullu gerð grein fyrir. PD einkennist af sértækri eyðingu dópamínvirkra, taugafrumna sem innihalda taugamelanín SN (pars compacta). Neuromelanin er dökk óleysanleg macromolecule sem veitir SN svarta litinn. Taugafrumum sem og niðurbrot stoðkerfis neuromelanins.Fasano o.fl. 2006) gæti leitt til lækkunar á MTR. Hugsanlegt er að báðir aðferðirnir gætu einnig leitt til nokkurrar minnkunar á MTR hjá greinilega heilbrigðum eldri fullorðnum sem ekki hafa klínísk einkenni PD.

Að lokum, hjá heilbrigðum eldri fullorðnum, sýnir MTR í heilaberki neikvæða fylgni við aldur og aldurstengd minnkun er sterkari en hjá hvítum efnum, sem bendir til þess að MTR sé viðkvæm fyrir aldurstengdum breytingum á gráu efni (Ge o.fl. 2002; Fazekas o.fl. 2005; Benedetti o.fl. 2006). Samt sem áður eru gögn um tengsl MTR og vitsmunalegum aðgerðum við öldrun af skornum skammti (t.d. Deary o.fl. 2006), og það eru, að okkar vitneskju, engin gögn tiltæk um aldurstengdar breytingar á MTR í mesólimbíska kerfinu.

Efni og aðferðir

Einstaklingar

Tuttugu og eitt heilbrigt, hægri hönd fullorðinna (aldursbil: 55 – 77 ár; meðaltal = 65.3 ár; staðalfrávik [SD] = 6.3 ár; 11 konur og 10 karlar) voru ráðnir til greiddrar þátttöku í rannsókninni, sem var samþykkt af staðbundinni siðanefnd Otto-von-Guericke háskólans í Magdeburg, Þýskalandi. Samkvæmt sjálfskýrslu hafði enginn einstaklinganna sögu um taugasjúkdóma, geðræna eða læknisfræðilega kvilla eða núverandi læknisfræðileg vandamál. Allir einstaklingar skoruðu innan eðlilegra marka á Geriatric Depression Scale (GDS [Yesavage JA o.fl., 1982]; meðaltal GDS = 1.4, SD = 1.1; GDS ≤ 4 fyrir alla einstaklinga; GDS er á bilinu 0 – 15; stig hærra en 11 benda til þunglyndis) og Mini-Mental State Examination (MMSE [Folstein ME o.fl., 1983]; meðaltal MMSE = 29.5, SD = 0.75; MMSE ≥ 28 fyrir alla einstaklinga; MMSE er á bilinu 0 – 30; stig lægri en 25 eru meinafræðileg). Ennfremur höfðu allir einstaklingar eðlilegan blóðþrýsting og enginn þeirra var offitusjúkur (meðaltal líkamsþyngdarstuðuls = 27.1, SD = 5.1). Samanlagt benda sjálfsskýrslur, spurningalistar og læknisskoðanir til aldurs við hæfi aldurs. Til að meta hvort aldurstengd skerðing á MTR væri með, tókum við til gögn um MRI frá unglingum 24 (aldursbil: 21 – 30 ár; meðaltal = 23.25 ár; SD = 2.21 ár; 16 konur og 8 karlar). Enginn af þessum ungu fullorðnu fólki hefur greint frá sögu um taugasjúkdóma, geðrænan sjúkdóm eða læknisfræðileg vandamál eða núverandi læknisfræðileg vandamál.

Tilraunahönnun og verkefni

Eldri einstaklingarnir luku 8 kubbum af breyttri sjónrænum oddball hugmyndafræði sem greint var frá í Bunzeck og Duzel (2006). Í hverri reit voru 80 staðlar, 10 miða oddballs, 10 hlutlausir oddballs, 10 tilfinningalegir oddballs og 10 nýjungar oddballs sem skiluðu samtals 80 áreiti á oddball bekknum í allri tilrauninni (Fig. 1A). Til að forðast flokkunarsérhæfingu og gera kleift að alhæfa niðurstöður okkar um mismunandi flokka sjónrænna áreynsla, settum við fram myndir af karlkyns andlitum á einum helmingi fundarins og myndir sem sýna útivist í hinum helmingnum (mótvægi á milli einstaklinga). Við völdum þessa flokka í stað abstraktmynda til að gera áreynslun líffræðilega viðeigandi. Markörvunin var kynnt fyrir tilraunatímabilinu fyrir 4.5 s og einstaklingum var gert að búa til einfaldan hnappalykil til að hvert framkoma hans birtist í tilrauninni með hægri vísifingri. Engin mótorsvörun tengdist öðrum af áreiti flokkunum. Meðan á tilrauninni stóð voru myndirnar kynntar fyrir 500 ms fylgt eftir með hvítum festingarkrossi á gráum bakgrunni (grátt gildi = 127) með því að nota millivefsbil (ISI) 2.7 s. ISI var kvatt milli −300 og + 300 ms (dreifð jafnt). Röðun áreiða var bjartsýni fyrir skilvirkni með tilliti til mats á áreititengdum HR (Hinrichs o.fl. 2000).

Mynd 1. 

Örvun, tilraunahönnun (A) og fMRI sneiðaupptöku (B). Í oddball hugmyndafræði notuðum við venjulegt áreiti, miða oddballs, hlutlausa oddballs, neikvæðar tilfinningalegar oddballs og nýjar oddballs - tölurnar tákna tíðni viðburðar (í%). Í einum helmingi tilraunarinnar kynntum við myndir af andlitum karlmanna og í hinum helmingnum útivistarmyndum. Röðin var jöfnuð þvert á einstaklinga. Fyrir hvert fMRI rúmmál, voru 24 sneiðar fengnar samsíða miðjuhjúpnum sem þekja SN / VTA, hippocampus, amygdala, hluta heilans og forstillta heilaberki (B).

Allt áreiti var tekið frá Bunzeck og Duzel (2006). Hár í hársverði og eyru í andliti voru fjarlægð tilbúnar og útivistirnar voru ekki með andlitum. Allar myndir voru gráar kvarðar og staðlaðar að meðalgráu gildi 127 og SD af 75. Myndirnar voru sýndar á miðju skjásins og þátttakendur horfðu á þær í gegnum spegil sem var festur á höfuðspóluna og lagði niður sjónhornið um það bil 8 °. Myndirnar voru teknar frá mismunandi áttum (hlutlaus andlit: „Sálfræðilegt myndasafn í Stirling,“ http://pics.psych.stir.ac.uk/; neikvæða tilfinningaþrungna andlitið: [Ekman og Friesen 1976]; og neikvæða tilfinningasviðið: alþjóðlega sækjandi myndakerfiðLang o.fl. 2001]). Neikvæða tilfinningaleg myndin var með neikvætt bílslys (án nokkurra einstaklinga). Árangur markgreiningar var metinn með því að greina högghlutfallið (rétt viðbrögð við markinu) og fölsku viðvörunarhlutfallinu (svör við myndum sem ekki voru miðaðar).

fMRI Aðferðir

Eins og í Bunzeck og Duzel (2006), fMRI var framkvæmt á 3-Tesla Hafrannsóknastofnun (MR) kerfi (Siemens Magnetom Trio, Erlangen, Þýskalandi) með echo planar myndgreining (EPI) með 8 rásar höfuðspólu. Yfirtökureglur og gagnagreining voru eins og í Bunzeck og Duzel (2006). Sneiðar voru fengnar samsíða heilastimlinum í stakri, jafnvel jöfnu millibili. Í aðgerðarlotunni, 24 T2* Vægar myndir (EPI röð) á rúmmál með súrefnisstyrkni háðs andstæða í blóði fengust (fylkisstærð: 64 × 64; 24 sneiðar á rúmmál; sjónsvið [FoV]: 192 × 192 mm; landupplausn: 3 × 3 × 3 mm; bil = 0.3 mm; tíma echo [TE] = 30 ms; tíma endurtekning [TR] = 1500 ms; og flip horn = 75 °). Þessi hlutrúmmál náði til hippocampus, amygdala og heilastofns (þ.mt diencephalon, mesencephalon, pons og medulla oblongata) og hlutar af forrétthyrndar heilaberki og heila (Fig. 1B). Fyrir hvert eldra efni fengust hagnýt gögn í 4 skönnunartímum sem innihéldu 440 bindi á hverja lotu. Sex viðbótarbindi á hverja lotu voru fengin í upphafi hverrar hagnýtrar lotu og síðan hent í greiningunni til að gera kleift að gera segulsvið við stöðugleika. Myndir af heilanum á hverju einstaklingi var safnað af T1-vigtuð endurhverf endurvinnsla EPI (IR-EPI) röð (fylkisstærð: 64 × 64; 60 sneiðar; FoV: 192 × 192 mm; landupplausn: 3 × 3 × 3 mm; bil = 0.3 mm; TE = 33 ms ; TI = 1450 ms; og TR = 15000 ms).

Fyrir bæði unga og eldri fullorðna, a T1-vegin líffærafræðileg mynd (3D spillt gradient-echo röð; fylkisstærð: 256 × 256; 124 sneiðar; FoV: 250 × 250 mm; rýmisupplausn 0.98 × 0.98 × 1.5 mm; TE = 8 ms; TR = 24 ms; og flett horn = 30 °) og 2 vegnar myndir með þéttleika róteindar (snúnings-bergmálsröð; fylkisstærð: 256 × 256; 48 sneiðar; FoV: 250 × 250 mm; rýmisupplausn: 0.98 × 0.98 × 3 mm; TE = 20 ms; og TR = 2600 ms) var aflað fyrir heila hvers einstaklings. Ein róteindarþéttleiki-vegin mynd var fengin með undirbúningsmettunarpúls (1200 Hz off-resonance, 16 ms) sem leiddi til MT-myndar (Fig. 2A) og einn var keyptur án þess að búa til mettunarpúls sem leiddi til noMT myndar (Fig. 2B). Í kjölfarið kortleggur MTR fyrir hvert fag (Fig. 2C) voru reiknuð út samkvæmt eftirfarandi jöfnu: MTR = (noMT - MT) / noMT. Til að bæta kennsl á SN / VTA og rauða kjarnann voru MT-myndir allra 21 eldri einstaklinga staðbundnar staðlaðar að venjulegu Montreal Neurological Institute (MNI) sniðmátinu sem SPM99 fékk og meðaltali yfir einstaklinga til að búa til MT sniðmát af eldra námsflokkur (Fig. 2D). Þó að auðvelt sé að greina SN / VTA svæðið frá nærliggjandi mannvirkjum á MT myndum sem bjarta rönd, virðist aðliggjandi rauði kjarninn dökk (Fig. 2A,D). Bæði T1-voguð líffærafræðimynd og róteindarþyngdarmyndir voru skannaðar með 1.5-Tesla Hafrannsóknastofnuninni (MRI System) (Signa Horizon LX, General Electric, Waukesha, WI).

Mynd 2. 

Anatomical MR myndir. Fyrir hvert viðfangsefni voru 2 róteindarþéttleika myndir aflað: ein róteindarþéttleiki mynd með undirbúning mettunarpúls sem leiddi til MT mynd (A) og annarri róteindarþéttnimynd án þess að undirbúa mettunarpúls sem leiðir til noMT myndar (B). Báðar myndirnar voru notaðar til að reikna út MTR mynd efnisins (C) (sjá Efni og aðferðir), sem var notuð til að ákvarða uppbyggingu heilleika SN / VTA einstaklinganna, hippocampus og amygdala. Meðaltal allra eðlilegra MT mynda eldri einstaklinga var að meðaltali sem leiddi af sér MT sniðmát hópsins (D), sem var notað til að staðsetja örvun innan SN / VTA (umlukið grænu) og rauðum kjarna (umkringdur rauðum).

FMRI gögnin voru forvinnsla og tölfræðilega greind eins og í Bunzeck og Duzel (2006) með almennri línulegu líkanaðferð (Friston et al. 1994) að nota SPM99 hugbúnaðarpakka (Wellcome Department of Cognitive Neurology, University College, London, UK) og MATLAB 6.1 (The MathWorks, Inc., Natick, MA). Allar hagnýtar myndir voru leiðréttar fyrir stakum og jöfnum mismun á sneiðstyrk með vísan til miðsneiðsins sem fenginn var í tíma, leiðréttar fyrir hreyfingu gripa með því að endurstilla fyrsta bindi og staðbundið staðlað að staðli T1-vegið tölfræðilegt kort (SPM) sniðmát (Ashburner og Friston 1999). Eðlilegunin varð að veruleika með því að vinda líffærafræðilega IR-EPI viðfangsefnisins á SPM sniðmátið og beita þessum breytum á hagnýtu myndirnar. Myndirnar voru endursýndar í 2 × 2 × 2 mm og sléttaðar með ísótrópískum 4 mm hálf-hámarks Gauss-kjarna í fullri breidd. Tímaröð fMRI gögn voru highpass filtered (cut-off 120 s) og minnkuð á heimsvísu yfir voxels og skannanir innan hverrar lotu. Tölfræðilegt líkan fyrir hvert viðfangsefni var reiknað með því að beita kanónískri svörunaraðgerð og tímabundnum afleiðum hennar (Friston et al. 1998). Til að handtaka gripa sem tengjast hreyfingu sem tengist hreyfingu voru 6 sveiflur á hverri lotu (3 stífar líkamsþýðingar og 3 snúningur ákvörðuð út frá upphaflegri endurröðun). Reglulega voru sérstök ástandsáhrif prófuð með því að nota línulegar andstæður fyrir hvert einstakling og mismunandi aðstæður. Andstæða myndirnar voru sendar til annars stigs slembivirkjagreiningar. Hér eitt sýnishorn t-próf ​​voru notuð á myndum sem fengnar voru fyrir magnuppsetning hvers myndefnis og mismunandi aðstæður. Miðað við tilgátur okkar á undan voru niðurstöðurnar þröskuldar P <0.005 (óleiðrétt) og k = 3 voxel. Til að sannreyna líffærafræðileg staðsetning SN / VTA og svörunar við rauðum kjarna voru virkjunarkortin sett ofan á MT sniðmátið. Líffræðileg staðsetning verulegra virkjana utan miðhjálpsins var metin með hliðsjón af stöðluðu staðalfrumuatlasi með því að setja ofan á SPM kortin á venjulegu heila sniðmát (MNI) sem SPM99 gaf.

Til að prófa áhrif skipulagsbreytinga á mesólimbíska kerfinu á nýjungavinnslu voru hippocampus og amygdala skilgreind sem áhugaverð svæði (ROI) með því að nota einstaklinginn T1-vægðar myndir og SN / VTA ROI var skilgreint með MT myndinni. Í kjölfarið voru arðsemin færð yfir í einstaka MTR mynd og meðalgildið (yfir voxels) hvers ROI var dregið út sem leiddi til SN / VTA MTR, hippocampus MTR og amygdala MTR. Í einföldum aðhvarfsgreiningum á öðru stigi voru aldur, SN / VTA MTR, hippocampus MTR og amygdala MTR færðir sem aðhvarfsgreinar til að bera saman áhuga (td nýjar oddballs vs. hlutlausir oddballs).

Niðurstöður

Hegðunarlega var 92.1% (SD = 2.1) allra marka greind með meðalviðbragðstíma 558 ms (SD = 68) og aðeins 2.32% (SD = 2.1) allra annarra áreiti flokka voru ranglega brugðnir við sem markmiðum.

Í fyrstu greiningum á fMRI-gögnum voru HR-menn innan miðheilans metnir með tilliti til mismunandi hagsmunaaðstæðna. Tölfræðilegar parametric kort sýna að innan miðhjálps, hvati nýjung (skáldsaga oddballs vs. hlutlaus oddballs) vakti áberandi svörun í hægri SN / VTA (Fig. 3A-C, Aukatafla S1A) en vitund í sjálfu sér (hlutlausir oddballs vs. staðlar) og neikvæð tilfinningaleg gildi (neikvæð tilfinningaleg oddballs vs. hlutlaus oddballs) ekki. Á tölfræðilegum þröskuld P = 0.005 (óleiðrétt) markhæfni (oddballs miðað við hlutlausa oddballs) tengdist öflugri virkjun í allri miðheilanum, þ.mt tvíhliða SN / VTA og tvíhliða rauða kjarna. Samt sem áður, á þröskuld frá P = 0.05 (leiðrétt), aðeins vinstri rauði kjarninn (Fig. 3H) leiddi í ljós örvun (viðbótartafla S1D).

Mynd 3. 

FMRI örvunarmynstur. Nýjavinnsla (nýjar oddballs vs. hlutlaus oddballs) tengdist örvun í SN / VTA (A-C), hippocampus og parahippocampal heilaberki (D, E). Neikvæð tilfinningaleg gildi (neikvæð tilfinningaleg oddballs vs. hlutlaus oddballs) virkjuðu hægri amygdala (F) og vitund (hlutlausir oddboltar vs. staðlar) virkjuðu hippocampus (G). Bæði neikvæð tilfinningaleg gildi og vitund virkjuðu ekki SN / VTA. Markhæfni (mark oddballs vs. hlutlaus oddballs) virkjaði rauða kjarna vinstri (H). Virkjunarkort voru sett ofan á MT sniðmát í (A, B, Cog H) (sjá Efni og aðferðir) og á T1-veginn venjulegur MNI heili í (D, E, Fog G). Virkjunarkort voru þröskulduð kl P = 0.005 (óleiðrétt) nema frá (H) voru örvun þröskuldar kl P = 0.05 (leiðrétt).

Í restinni af skönkuðu magni var örvunarnýting tengd sterkum tvíhliða svörun í hippocampus (Fig. 3D,E) og parahippocampal heilaberki (Fig. 3D og viðbótartafla S1A). Neikvæð tilfinningaleg gildi (neikvæð tilfinningaleg oddballs vs. hlutlaus oddballs) vakti virkjun í hægri amygdala (Fig. 3F, og viðbótartafla S1B), meðvitund (hlutlausir oddballs vs. staðlar) virkjuðu vinstri hippocampus (Fig. 3G) og tvíhliða parahippocampal heilaberki (viðbótartafla S1C), og markhæfni tengdist virkjun á mörgum svæðum í skönnuðum hluta rúmmálsins, þ.mt bæði hippocampi. Hins vegar á íhaldssamari þröskuld (P = 0.05, leiðréttur), virkjunarmynstrið fyrir markhömlun var takmarkað við hægra hluta smábaráttunnar, vinstri þalamus, tvíhliða óæðri framan heilaberki, tvíhliða basal ganglia, tvíhliða insula, hægri cingulate gyrus og vinstri postcentral gyrus (aukatafla S1D). Að lokum, nýsköpun, vitund og markvissleiki en ekki neikvæð tilfinningaleg virkni virkjuðu nokkur svæði innan forstillta heilabarkins (aukatafla S1)

MTR greining

Fylgigreining innan hóps eldri fullorðinna (öll tilkynnt fylgni er tvíhliða fylgni Pearson nema annað sé tekið fram) við breyturnar SN / VTA MTR, hippocampus MTR, amygdala MTR og aldur leiddi í ljós jákvæða fylgni milli SN / VTA MTR og hippocampus MTR (r = 0.542, P = 0.011) en engin fylgni milli annarra breytna (Tafla 1). Til að meta frekar áhrif öldrunar á skipulagsbreytingar voru SN / VTA MTR og hippocampus MTR borin saman á milli 24 ungra og 21 eldri fullorðinna með því að nota sjálfstætt úrtak T-prófun. Veruleg lækkun varð á SN / VTA MTR hjá eldri fullorðnum (tvíhærð, frelsisstig [df] = 43, P = 0.008, T = 2.8), þó að það væri aðeins stefna (tvístígandi, df = 43, P = 0.17, T = 1.4) vegna lækkunar á MTR hippocampus (Fig. 4).

Mynd 4. 

MTR samanburður milli ungra og eldri fullorðinna. Þó að SN / VTA MTR var marktækt hærri meðal íbúa ungra fullorðinna (samanburður við tvíhertu, P = 0.008, T = 2.8) (gefið til kynna með stjörnunni), hippocampi MTR var ekki marktækur munur á milli tveggja íbúa en hafði tilhneigingu til að vera hærri í úrtaki ungra fullorðinna (samanburður við tvíhertu, P = 0.17, T = 1.4). Villa bars gefa til kynna staðalskekkju meðaltalsins.

Skoða þessa töflu: 

Tafla 1 

Stuðlar (Pearson fylgni) fyrir fylgni milli SN / VTA MTR, hippocampus MTR, amygdala MTR og aldri

Til að meta sambandið milli nýjungavinnslu og uppbyggingarheiðarleika - eins og það er gefið upp með MTR - og nýjungavinnslu og aldri, voru gerðar einfaldar aðhvarfsgreiningar fyrir nýjungskontrastið ('nýjungar oddballs vs. hlutlausir oddballs') með því að nota regressors SN / VTA MTR, hippocampus MTR, amygdala MTR og aldur. SPM sýndu að SN / VTA MTR samsvaraði jákvætt við nýjung HR í SN / VTA (Fig. 5A) og hægri hippocampus (aukatafla S2A), hippocampus MTR samsvaraði jákvætt við nýjung HR í hægri hippocampus (Fig. 5F og viðbótartafla S2B) og aldur var neikvæður í samanburði við nýjung HR í hægri hippocampus (aukatafla S2C). Engin fylgni var milli amygdala MTR og nýjungar HR í hvorki hippocampus né SN / VTA (viðbótartafla S2D).

Mynd 5. 

Fylgni milli nýrra tengdra HR og MTR. Nýjung HR í SN / VTA (A) samsvaraði jákvætt við SN / VTA MTR (B) og hippocampus MTR (C) en ekki aldur (D) eða amygdala MTR (E). Í hippocampus (F), nýjung HR samsvaraði jákvætt við SN / VTA MTR (G), hippocampus MTR (H) og neikvætt með aldri (I) en ekki með amygdala MTR (J). Virkjunarkort voru lögð ofan á MT sniðmát hópsins (A) eða T1-veginn venjulegur MNI heili (F) og þröskuldur kl P = 0.005 (óleiðrétt). Stjörnumerki benda til marktækrar fylgni við *P = 0.05 eða **P = 0.01 — n styttir „ekki marktækt“ (P > 0.05).

Nánar athugun á hámarki voxels í SN / VTA (Fig. 5A) (x, y, z = 0, −14, −12) sem sýndi fylgni milli nýjungar HR og SN / VTA MTR og hámarks voxels í hippocampus (Fig. 5F) (10, −2, 24) sem sýndu fylgni milli nýjungar HR og hippocampus MTR var síðan framkvæmd. Nýjung HR í SN / VTA samsvaraði jákvætt ekki aðeins við SN / VTA MTR (Fig. 5B) en einnig með hippocampus MTR (Fig. 5C), en sýndi enga fylgni við aldur (Fig. 5D) eða amygdala MTR (Fig. 5E). Nýjung HR í hægri hippocampus (Fig. 5F) fylgdi jákvætt, ekki aðeins við hippocampus MTR (Fig. 5H) en einnig með SN / VTA MTR (Fig. 5G), en sýnir neikvæða fylgni við aldur (Fig. 5I), og engin fylgni við amygdala MTR (Fig. 5J). Ennfremur tengdust hippocampus HR og SN / VTA HR við nýjung jákvætt (r = 0.375, P = 0.047, einn-tailed), en það var engin fylgni milli amygdala HR við nýjung og SN / VTA HR eða hippocampus HR við nýjung (bæði P > 0.39). Í síðari hlutafylgni með aldrinum sem viðmiðunarbreytu, voru fylgni nýjungar HR í SN / VTA og SN / VTA MTR (r = 0.62, P = 0.004), nýjung HR í SN / VTA og hippocampus MTR (r = 0.48, P = 0.03), nýjung HR í hippocampus og SN / VTA MTR (r = 0.43, P = 0.055) og nýjung HR í hippocampus og hippocampus MTR (r = 0.63, P = 0.003) var áfram marktækt eða nálgaðist marktæknistig (nýjung HR í hippocampus og SN / VTA MTR).

Uppbygging-aðgerðarsambandið milli SN / VTA MTR og hippocampal MTR er ólíklegt til að vera aðeins endurspeglun á alþjóðlegu aldurstengdu gráu eða hvítu efni ferli þar sem hvorki SN / VTA MTR né hippocampal MTR sýndu fylgni við hnattræna gráa eða hvítt efni rúmmál eldri fullorðinna (allt P gildi> 0.3). Einstaklingsbundið magn af gráum og hvítum efnum var dregið út miðað við viðfangsefnið T1-væg mynd með stöðluðum reikniritum SPM heila skiptingar (Ashburner og Friston 2000).

Til að greina einkenni HR í amygdala fyrir neikvæða tilfinningalega oddballs, voru einfaldar aðhvarfsgreiningar notaðar með skuggaefninu „neikvæðir tilfinningalegir oddballs vs. hlutlausir oddballs“ og mismunandi MTR og aldur sem aðhvarfsaðgerðir. Hvorug þessara SPM greininga leiddi í ljós marktæk fylgni á marktækni 0.005 (óleiðrétt). Hins vegar nánari skoðun HR á hámarks voxel innan hægri amygdala vegna neikvæðra tilfinningalegrar gildis (x, y, z = 28, 0, −22; sjá viðbótartöflu S1B) og hægri amygdala MTR leiddi í ljós fylgni milli beggja breytna í einu hala mikilvægi (r = 0.376, P = 0.046, einn-hali). Aftur á móti tengdist HR í þessu hámarki voxels við neikvæð tilfinningalegt gildi ekki SN / VTA MTR, hippocampus MTR eða aldur (allt P > 0.34).

Ólíkt nýlegum athugunum okkar hjá heilbrigðum ungum fullorðnum (Bunzeck og Duzel 2006), markgreining og tilheyrandi hreyfilsvörun tengdist áberandi tvíhliða HR, ekki aðeins í rauða kjarna heldur einnig SN / VTA, þar með talið SN / VTA voxels sem sýndu hámarksviðbrögð við nýjung. Ólíkt nýjung, tengdust markvissir HR af þessum voxels ekki við SN / VTA MTR (P ≥ 0.5) en fylgdist neikvætt með viðbragðstíma einstaklingsins að markmiðum (r = -0.42, P = 0.056). Ennfremur tengdist nýjung HR í SN / VTA ekki við viðbragðstíma (r = 0.16, P = 0.5), og engin fylgni var milli SN / VTA HR við markhæfni og aldur (P ≥ 0.5).

Discussion

Hippocampal-SN / VTA líkanið spáir því að svörunarstærð SN / VTA manna og hippocampus við nýjung hjá eldri fullorðnum ætti að vera sameiginlega ákvörðuð af heilindum í SN / VTA og hippocampus. Aftur á móti, í ljósi þess að amygdala stuðlar ekki beinlínis að hippocampal-SN / VTA nýjavinnslu, ætti hvorki hippocampal né SN / VTA nýjungarsvörun að hafa áhrif á heiðarleika innan amygdala. Þetta er nákvæmlega mynstrið sem við sáum. Þegar við skoðum MTR af SN / VTA, amygdala og hippocampus, sáum við val á uppbyggingu og virkni samband SN / VTA og hippocampus til nývinnslu. Viðbrögð við nýjungum í SN / VTA og hippocampus voru tengd og þau voru tengd við viðkomandi MTR-gildi (Fig. 5B,H). Meira um vert, svör við nýjungum á hippocampal voru einnig í tengslum við MTR SN / VTA (Fig. 5G), og nýjungarsvörin í SN / VTA voru í tengslum við MTR hippocampus (Fig. 5C). Ólíklegt er að þessi tengsl milli uppbyggingar og aðgerða endurspegli svæðisbundin ósértæk áhrif MTR-breytinga vegna þess að MTR amygdala var ekki í tengslum við nýjungarsvörun hvorki SN / VTA (Fig. 5E) né hippocampus (Fig. 5J). Hins vegar var veik fylgni á milli MTR í amygdala og HR við neikvæð tilfinningaleg gildi í amygdala ef engin fylgni var við MTR breytingar í SN / VTA og hippocampus. Þessar niðurstöður um tengsl við sértækan uppbyggingu og virkni innan SN / VTA og hippocampus til nýjungarvinnslu veita sterkan stuðning við hippocampal-SN / VTA lykkju í nýjavinnslu (Lisman og Grace 2005).

SN / VTA MTR eldri fullorðna var marktækt lægra en hjá ungu samanburðarhópnum okkar (Fig. 4), sem bendir til þess að niðurstöður okkar fari út fyrir samhengi milli landa og séu viðeigandi til að skilja aldurstengdar breytingar á minni. Samt sem áður, þessi SN / VTA MTR lækkun hjá eldri fullorðnum þýddi ekki fylgni milli aldurs og MTR í rannsókn okkar. Ein trúverðug skýring á þessu er tiltölulega þröngt aldursbil sýnishorns okkar af eldri einstaklingum. Það er til dæmis vitað að rúmmál hippocampal sýnir heldur ekki fylgni við aldur í þröngum aldurssýnum (Szentkuti o.fl. 2004; Schiltz o.fl. 2006) en sýna fylgni við sýnishorn frá 20s til 80s (Raz og Rodrigue 2006). Hugsanlegt er að með aldursbil sem byrjar á 20 og allt til loka 80, myndi niðurstaða okkar um verulega fækkun eldri fullorðinna þýða einnig fylgni milli aldurs og SN / VTA MTR.

Niðurstöður okkar vekja þá spurningu hvort skipulagsbreytingar og virknibreytingar í SN / VTA og hippocampus séu orsakatengdar. Líffræðileg gögn styðja slíkan möguleika. Í fyrsta lagi framkvæmir SN / VTA beint við hippocampus (Lisman og Grace 2005). Í öðru lagi, þó að hippocampus stýri ekki beint til SN / VTA, þá er hann aðal og kannski eini uppruni nýjungarmerkis til SN / VTA (Lisman og Grace 2005). Þetta er vegna þess að önnur miðlæg tímabundin svæði sem hafa verið beitt við uppgötvun nýjungar (Brown og Aggleton 2001), svo sem heilabarkar, hafa mjög veika framskot á ventral striatum (Friedman o.fl. 2002) og er því ekki talið veita SN / VTA skilvirkt nýjungarmerki (Lisman og Grace 2005).

Eins og hjá heilbrigðum ungum fullorðnum (Bunzeck og Duzel 2006), SN / VTA var móttækilegri fyrir áreiti nýjungar en vitund eða neikvæð tilfinningaleg gildi. En ólíkt fyrri niðurstöðum okkar hjá heilbrigðum ungum fullorðnum (Bunzeck og Duzel 2006), SN / VTA var marktækt virkjað með markvissu og tilheyrandi mótorsvörun hjá eldri fullorðnum. HR við markhæfni var neikvætt í tengslum við viðbragðstíma, sem benti til þess að úthlutun vinnsluúrræða í tengslum við SN / VTA mannvirki til að gera hegðunarviðbrögð við markmiðum gæti endurspeglað jöfnunarbúnað fyrir væg mótorleg vandamál. Rétt er þó að taka fram að við hærri tölfræðilegan þröskuld sáum við sama eigindlega mynstur bæði innan og utan miðhjálpsins og hjá heilbrigðum ungum fullorðnum (Bunzeck og Duzel 2006). Sérstaklega innan miðhjúpsins voru marksvörun einskorðuð við rauða kjarnann (Fig. 3H). Þannig virðist sem úthlutun SN / VTA í marksvarssvörun hjá heilbrigðum eldri fullorðnum endurspegli magnbreytingu sérstaklega hjá þeim eldri fullorðnum sem hafa hæga viðbragðstíma en ekki eigindlega breytingu á svörun milliliðs við markhæfni. Í nýlegri greiningu á taugafrumum eftir fæðingu, sýndu heilbrigðir eldri fullorðnir án PD taugafrumutapi í SN og þetta tap var í tengslum við vægt einkenni parkinsons svo sem hægslátt og ójafnvægi í gangi (Ross et al. 2004). Hugsanlegt er að hægur viðbragðstími endurspegli væga hægsláttarskerðingu, sem aftur tengist auknum akstri til SN / VTA til að bæta upp. Mikilvægt er að taka fram að það á eftir að skera úr um hvort verkefni sem krefðist „andlegrar talningar“ eða „andleg skráning“ á markmiðum ef engin mótorleg viðbrögð eru fyrir hendi leiddi til mismunandi miðliða HR til markmiða hjá ungum og hjá gömlum fullorðnum.

Hippocampus og amygdala eldri fullorðinna virtust halda svörunareiginleikum sínum sem sáust hjá heilbrigðum ungum fullorðnum (Skrýtið og Dolan 2001; Yamaguchi o.fl. 2004; Crottaz-Herbette o.fl. 2005). Eins og hjá ungum fullorðnum (Bunzeck og Duzel 2006), hippocampus var minna sértækur en SN / VTA vegna þess að hann svaraði nýjung (Fig. 3D,E) sem og vitund (Fig. 3G). Amygdala var aftur á móti eina svæðið sem svaraði verulega neikvæðum tilfinningalegum gildum (Fig. 3F). Fyrri rannsóknir á eldri fullorðnum hafa sýnt að ný óttaleg andlit samanborið við þekkt hlutlaus andlit eru tengd öflugri virkjun amygdala hjá heilbrigðum eldri fullorðnum (Wright o.fl. 2006). Núverandi gögn víkka þessa niðurstöðu með því að sýna fram á að hjá heilbrigðum eldri fullorðnum er einnig öflug virkjun amygdala til kunnuglegs óttalegra áreita (andlit og senur) í samanburði við kunnuglegt hlutlaust áreiti (andlit og senur).

Fjöldi fyrri rannsókna hefur kannað aldurstengdar breytingar á nýjunarvinnslu með því að nota atburðatengda möguleika (ERP). Þegar leyfilegt er að veita frjálsum vilja til að úthluta skáldsögulegum myndum sjálfstætt við skoðun, sýna eldri fullorðnir sem bera árangur engin merki um minnkað P300-viðbrögð við nýjungunum (Daffner o.fl. 2006). Reyndar er hægt að auka P300 amplitude þeirra jafnvel sem bendir til meiri áreynslu að nýta áreiti hjá eldri fullorðnum (Daffner o.fl. 2006). Þessi hugmynd er samrýmanleg meinrannsóknum sem benda til þess að forstilla heilaberki á hlið taki þátt í kynslóð nýjungarinnar P300 (Soltani og Knight 2000) og að heilbrigðir eldri fullorðnir sýna oft minni heilahveli í vitsmunalegum verkefnum, svo sem kóðun í þáttum sem bendir mögulega til áreynsluuppbótaraðgerða (Dolcos o.fl. 2002). Gögnin okkar eru samrýmanleg slíkri frásögn af ERP rannsóknum á nýjungavinnslu þar sem þau sýna minnkað svörun við mesólimbískum nýjungum hjá eldri fullorðnum með minna ósnortna SN / VTA og hippocampi. Hugsanlegt er að eldri fullorðnir jafni sig á skertri svörun við mesólimbískum nýjungum með því að gera áreynsluhæfari forstillingar að nýsköpun. Ef satt er og ef P300 nýjungarsvörun hjá eldri fullorðnum er tengd slíkri áreynsluöflun, þá væri hægt að spá því að nýjung P300 hjá þessum einstaklingum ætti að aukast á amplitude með minnkandi MTR í SN / VTA og hippocampus. Mikilvægt er að þetta gengur út frá því að heiðarleiki forstilla heilabarkins við venjulega öldrun gerir kleift að bæta upp lækkun á mesolimbískri starfsemi. Hins vegar gæti þetta ekki verið tilfellið ef það er samhengi á milli missis á forstilltu barksterka og mesolimbískri virkni og / eða heiðarleika.

Vel endurtekið óeðlilegt við nýjungavinnslu hjá heilbrigðum eldri fullorðnum er að minnka búsetu nýjungarinnar P300 með endurtekningu (Friedman o.fl. 1998; Daffner o.fl. 2006; Weisz og Czigler 2006). Gögn okkar sýna að svörun við mesólimbískum nýjungum er í sjálfu sér minnkuð í tengslum við skipulagsbreytingar í SN / VTA og hippocampus, en við höfum ekki rannsakað venjuna í ljósi þess að skáldsögurnar í okkar rannsókn voru ekki endurteknar. Gögnin okkar eru þannig hlutlaus með tilliti til möguleikans á því að auk þess að fækka við lægri MTR í SN / VTA og hippocampus, þá sýna nýjungarsvörin á þessum svæðum einnig minni búsetu.

Burtséð frá brjóstholi, er margs konar raf-lífeðlisfræðilegar upptökur, rannsóknir sjúklinga (Baudena o.fl. 1995; Daffner o.fl. 2000) og myndgreiningarrannsóknir (Opitz o.fl. 1999; Clark et al. 2000) hafa bent á hlutverk forrétthyrninga og sporbrautar framan á framan (Regla o.fl. 2002) í nýjungavinnslu (Yamaguchi o.fl. 2004). Þó að starfsmenn HR til nýjungar, vitundar og markhæfni væru líffræðilega frábrugðnir innan takmarkaðs myndgreiningarmagns okkar, er hlutverk framhluta heilaberkisins í nýjungavinnslu umfram gildissvið þessarar greinar. Fullt magn af öflun er nauðsynleg til að meta virkni tengsl milli forrétthyrninga og sporbrautar utan heilabarka og mesolimbískra mannvirkja við nývinnslu.

Til að draga saman, munstur aldurstengdra skipulagsbreytinga og hagnýtra breytinga sem fram komu hér innan mesolimbic kerfisins veita stuðning við hippocampal-SN / VTA lykkju nýjungarvinnslu. Eftir stendur að ákvarða hvernig skipulagsbreytingar og virkni í þessari lykkju hefur áhrif á frammistöðu minni í eldri fullorðnum. Ennfremur bendir þessar niðurstöður til þess að eldri fullorðnir með lágt SN / VTA MTR og minnkað svörun mesolimbic við nýjung gætu haft gagn af dópamínvirku skipti. Dópamín forvera levódópa (L-DOPA) er að mestu leyti tekið upp og breytt með dópamínvirkum taugafrumum og síðan er hægt að sleppa þeim fasískt í sinaptic klofinn, en dópamínörvar munu beita meiri tónvirkni dósamínviðtaka. Þannig er L-DOPA sérlega áhugavert lyf til að auka losun fasísks dópamíns sem svar við nýjung. Það hefur þegar verið sýnt fram á að það eykur nám á nýjum orðaforða með endurtekningum hjá heilbrigðum ungum fullorðnum (Knecht o.fl. 2004; Breitenstein o.fl. 2006) og minni úrvinnslu orða (Newman o.fl. 1984) sem og mótor minni myndun hjá heilbrigðum eldri einstaklingum (Floel o.fl. 2005, 2006). Lyfjafræðilegar rannsóknir eru nauðsynlegar til að meta ávinning L-DOPA og dópamínörva hjá öldruðum fullorðnum með lága MTR í SN / VTA.

Viðbótarefni

Viðbótarefni er að finna kl http://www.cercor.oxfordjournals.org/.

Acknowledgments

Þessi rannsókn var studd af styrkjum frá Deutsche Forschungsgemeinschaft (Klinische Forschergruppe „Kognitive Kontrolle,“ TP1) og BMBFT (CAI) frá Háskólanum í Magdeburg. Við þökkum Michael Scholz fyrir aðstoð við fMRI hönnun og Ulrike Malecki og Ana Blanco fyrir aðstoð við gagnaöflun. Hagsmunaárekstur: Ekkert lýst.

Meðmæli

    1. Adcock RA,
    2. Thangavel A,
    3. Whitfield-Gabrieli S,
    4. Knutson B,
    5. Gabrieli JD

    . Verðlaun-hvetja nám: mesolimbic örvun á undan myndun minni. Taugafruma 2006, 50: 507-517.

    1. Ashburner J,
    2. Friston KJ

    . Voxel-byggð formgerð - aðferðirnar. Neuroimage 2000, 11: 805-821.

    1. Audoin B,
    2. Fernando KT,
    3. Swanton JK,
    4. Thompson AJ,
    5. Planta GT,
    6. Miller DH

    . Hlutfall flutningshlutfalls segulómunar lækkar í sjónbarki í kjölfar sjóntaugabólgu. Brain 2006, 129: 1031-1039.

    1. Audoin B,
    2. Ranjeva JP,
    3. Au Duong MV,
    4. Ibarrola D,
    5. Malikova I,
    6. Confort-Gouny S,
    7. Soulier E,
    8. Viout P,
    9. Ali-Cherif A,
    10. Pelletier J,
    11. et al

    . Voxel-byggð greining á MTR myndum: aðferð til að finna frávik í gráu efni hjá sjúklingum á fyrsta stigi MS sjúkdóms. J Magn Reson Imaging 2004, 20: 765-771.

    1. Bach ME,
    2. Barad M,
    3. Sonur H,
    4. Zhuo M,
    5. Lu YF,
    6. Shih R,
    7. Mansuy I,
    8. Hawkins RD,
    9. Kandel ER

    . Aldurstengdur galli í staðbundinni minni er tengdur við galla á síðari stigum hippocampal langtímamyndunar in vitro og eru dregnir úr með lyfjum sem auka cAMP merkjaslóðina. Proc Natl Acad Sci USA 1999, 96: 5280-5285.

    1. Bakvörður L,
    2. Ginovart N,
    3. Dixon RA,
    4. Wahlin TB,
    5. Wahlin A,
    6. Halldin C,
    7. Farde L

    . Aldurstengdur vitsmunalegur skortur miðlaður af breytingum á dópamínkerfinu. Er J geðlækningar 2000, 157: 635-637.

    1. Baudena P,
    2. Halgren E,
    3. Heit G,
    4. Clarke JM

    . Hugsanleg áhrif í heila við sjaldgæft áreynslu á heyrnar og sjón. III. Framan heilaberki. Electroencephalogr Clin Neurophysiol 1995, 94: 251-264.

    1. Benedetti B,
    2. Charil A,
    3. Rovaris M,
    4. Judica E,
    5. Valsasina P,
    6. Þingmaður Sormani,
    7. Filippi M

    . Áhrif öldrunar á gráa og hvíta efnisbreytingu í heila metin með hefðbundnum, MT og DT Hafrannsóknastofnun. Neurology 2006, 66: 535-539.

    1. Breitenstein C,
    2. Gólf A,
    3. Korsukewitz C,
    4. Wailke S,
    5. Bushuven S,
    6. Knecht S

    . Breyting á hugmyndafræði: frá noradrenergic til dopaminergic modulation of learning? J Neurol Sci 2006, 248: 42-47.

    1. Brown MW,
    2. Aggleton JP

    . Viðurkenningarminni: hver eru hlutverk leghimnu og hippocampus? Nat Rev Neurosci 2001, 2: 51-61.

    1. Bunzeck N,
    2. Duzel E

    . Algjör kóðun örvandi nýjungar í mönnum substantia nigra / VTA. Taugafruma 2006, 51: 369-379.

    1. Clark forstjóri,
    2. Fannon S,
    3. Lai S,
    4. Benson R,
    5. Bauer L

    . Svör við sjaldgæfu sjónrænu marki og truflun á truflun með því að nota atburðatengd fMRI. J Neurophysiol 2000, 83: 3133-3139.

    1. Cortes R,
    2. Gueye B,
    3. Pazos A,
    4. Probst A,
    5. Palacios JM

    . Dópamínviðtaka í heila manna: sjálfvirk myndgreining á D1 stöðum. Neuroscience 1989, 28: 263-273.

    1. Crottaz-Herbette S,
    2. Lau KM,
    3. Glover GH,
    4. Menon V

    . Hippocampal þátttaka í uppgötvun fráviks áheyrnar og sjónræns áreitis. Hippocampus 2005, 15: 132-139.

    1. Daffner KR,
    2. Mesulam MM,
    3. Scinto LF,
    4. Acar D,
    5. Calvo V,
    6. Faust R,
    7. Chabrerie A,
    8. Kennedy B,
    9. Holcomb P

    . Meginhlutverk forstilla heilabarkins í að beina athygli að nýjum atburðum. Brain 2000;123(Pt 5):927-939.

    1. Daffner KR,
    2. Ryan KK,
    3. Williams DM,
    4. Budson AE,
    5. Rentz DM,
    6. Wolk DA,
    7. Holcomb PJ

    . Aldurstengdur munur á athygli á nýjungum hjá vitsmunalegum háum árangri fullorðinna. Biol Psychol 2006, 72: 67-77.

    1. Deary IJ,
    2. Bastin ME,
    3. Pattie A,
    4. Clayden JD,
    5. Whalley LJ,
    6. Starr JM,
    7. Wardlaw JM

    . Heiðarleiki hvítra efna og vitsmuni í bernsku og elli. Neurology 2006, 66: 505-512.

    1. Dolcos F,
    2. Hrísgrjón HJ,
    3. Cabeza R

    . Ósamhverfu og öldrun heilahveli: hnignun hægra megin eða minnkun ósamhverfu. Neurosci Biobehav Rev 2002, 26: 819-825.

    1. Eckert T,
    2. Sjómaður M,
    3. Kaufmann J,
    4. Schrader C,
    5. Peschel T,
    6. Bodammer N,
    7. Heinze HJ,
    8. Schoenfeld MA

    . Aðgreining á sjálfvakinni Parkinsonsveiki, rýrnun margfeldiskerfa, framsækinni yfirkjarnalömun og heilbrigðu eftirliti með segulmyndunarflutningi. Neuroimage 2004, 21: 229-235.

    1. Ekman P,
    2. Friesen WV

    . Palo Alto (CA): Ráðgjöf sálfræðinga stutt; 1976. Myndir af andliti hafa áhrif á [skyggnur].

    1. Fasano M,
    2. Bergamasco B,
    3. Lopiano L

    . Breytingar á járn-neuromelanin kerfinu í Parkinsonsveiki. J Neurochem 2006, 96: 909-916.

    1. Fazekas F,
    2. Ropele S,
    3. Enzinger C,
    4. Gorani F,
    5. Seewann A,
    6. Petrovic K,
    7. Schmidt R

    . MTI ofnæmi hvítra efna. Brain 2005, 128: 2926-2932.

    1. Fearnley JM,
    2. Lees AJ

    . Öldrun og Parkinsonsveiki: substantia nigra svæðisbundin sértækni. Brain 1991;114(Pt 5):2283-2301.

    1. Fernando KT,
    2. Tozer DJ,
    3. Miszkiel KA,
    4. Gordon RM,
    5. Swanton JK,
    6. Dalton CM,
    7. Barker GJ,
    8. Planta GT,
    9. Thompson AJ,
    10. Miller DH

    . Súlurit til að flytja segulmagn í klínískum einangruðum heilkennum sem benda til margs MS. Brain 2005, 128: 2911-2925.

    1. Gólf A,
    2. Breitenstein C,
    3. Hummel F,
    4. Celnik P,
    5. Gingert C,
    6. Sawaki L,
    7. Knecht S,
    8. Cohen LG

    . Dópamínvirk áhrif á myndun hreyfilminnis. Ann Neurol 2005, 58: 121-130.

    1. Gólf A,
    2. Garraux G,
    3. Xu B,
    4. Breitenstein C,
    5. Knecht S,
    6. Herscovitch P,
    7. Cohen LG

    . Levodopa eykur minniskóðun og losun dópamíns í striatum hjá öldruðum. Neurobiol öldrun. Epub á undan prentun nóvember 10 2006, 200: 6.

    1. Folstein MF,
    2. Robins LN,
    3. Helzer JE

    . Mini-Mental State prófið. Arch Gen Psychiatry 1983, 40: 812.

    1. Friedman D,
    2. Kazmerski VA,
    3. Cycowicz YM

    . Áhrif öldrunar á nýjung P3 á meðan þú mætir og hunsar oddball verkefni. Psychophysiology 1998, 35: 508-520.

    1. Friedman DP,
    2. Aggleton JP,
    3. Saunders RC

    . Samanburður á hippocampal, amygdala og perirhinal spá við kjarna accumbens: sameinað rannsókn á legslímu og afturgraut í Macaque heila. J Comp Neurol 2002, 450: 345-365.

    1. Friston KJ,
    2. Fletcher P,
    3. Josephs O,
    4. Holmes A,
    5. Rugg MD,
    6. Turner R

    . Atburðatengdur fMRI: einkenni mismunadýrð svör. Neuroimage 1998, 7: 30-40.

    1. Friston KJ,
    2. Holmes AP,
    3. Worsley KJ,
    4. Poline JP,
    5. Frith CD,
    6. Franckowiak RSJ

    . Tölfræðilegar parametrísk kort í starfrænum myndgreiningum: almenn línuleg nálgun. Hum Brain Mapp 1994, 2: 189-210.

    1. Gasbarri A,
    2. Sulli A,
    3. Innocenzi R,
    4. Pacitti C,
    5. Brioni JD

    . Skert staðbundin minni sem orsakast af skemmdum á dópamínvirka mesóhippókampalkerfinu hjá rottum. Neuroscience 1996, 74: 1037-1044.

    1. Ge Y,
    2. Grossman RI,
    3. Babb JS,
    4. Rabin ML,
    5. Mannon LJ,
    6. Kolson DL

    . Aldurstengd heildargráu efni og hvítt efni breytist í venjulegum fullorðnum heila. Hluti II: magnbundin segulmagnaflutningshlutfall súluritagreining. Er J Neuroradiol 2002, 23: 1334-1341.

    1. Hanyu H,
    2. Asano T,
    3. Iwamoto T,
    4. Takasaki M,
    5. Shindo H,
    6. Abe K

    . Mælingar á segulmagnaðir flutningi á flóðhestinum hjá sjúklingum með Alzheimerssjúkdóm, æðasjúkdóma og aðrar tegundir heilabilunar. Er J Neuroradiol 2000, 21: 1235-1242.

    1. Hanyu H,
    2. Asano T,
    3. Kogure D,
    4. Sakurai H,
    5. Iwamoto T,
    6. Takasaki M

    . Tengsl milli skemmda í hippocampal og heilaberkjavirkni í Alzheimerssjúkdómi. Nippon Ronen Igakkai Zasshi 2000, 37: 921-927.

    1. Hanyu H,
    2. Shimizu S,
    3. Tanaka Y,
    4. Kanetaka H,
    5. Iwamoto T,
    6. Abe K

    , ritstjórar. Mismunur á segulmagnaðir flutningshlutföllum hippocampus milli heilabilunar með Lewy líkama og Alzheimers sjúkdóms. Taugakvilli Lett 2005, 380: 166-169.

    1. Hinrichs H,
    2. Scholz M,
    3. Tempelmann C,
    4. Woldorff MG,
    5. Dale AM,
    6. Heinze HJ

    . Afleysing atburðatengdra fMRI svara við hraðhraða tilraunahönnun: mælingar á sveiflum í amplitude. J Cogn Neurosci 2000;12 Suppl 2:76-89.

    1. Iannucci G,
    2. Tortorella C,
    3. Rovaris M,
    4. Þingmaður Sormani,
    5. Comi G,
    6. Filippi M

    . Rannsóknargildi MR og segulmagnaðir flytja myndgreiningar hjá sjúklingum með klínískt einangruð heilkenni sem benda til margvíslegrar sjúkdóms við kynningu. Er J Neuroradiol 2000, 21: 1034-1038.

    1. Knecht S,
    2. Breitenstein C,
    3. Bushuven S,
    4. Wailke S,
    5. Kamping S,
    6. Gólf A,
    7. Zwitserlood P,
    8. Ringelstein EB

    . Levodopa: hraðari og betri orðanám hjá venjulegum mönnum. Ann Neurol 2004, 56: 20-26.

    1. Lang PJ,
    2. Bradley MM,
    3. Cuthbert BN

    . Tækniskýrsla A-5. Gainesville (FL): Center for Research in Psychophysiology, University of Florida; 2001. Alþjóðlegt huglægt myndakerfi (IAPS): leiðbeiningar og handhæg mat.

    1. Lemon N,
    2. Manahan-Vaughan D

    . Dópamín D1 / D5 viðtakar styðjast við öflun nýrra upplýsinga með langtíma aukningu hippocampal og langvarandi þunglyndi. J Neurosci 2006, 26: 7723-7729.

    1. Li S,
    2. Cullen WK,
    3. Anwyl R,
    4. Rowan MJ

    . Dópamínháð auðveldun á örvun LTP í hippocampal CA1 með útsetningu fyrir staðbundinni nýjung. Nat Neurosci 2003, 6: 526-531.

    1. Lisman JE,
    2. Náð AA

    . Hippocampal-VTA lykkjan: stjórna færslu upplýsinga í langtímaminni. Taugafruma 2005, 46: 703-713.

    1. Newman RP,
    2. Weingartner H,
    3. Smallberg SA,
    4. Calne DB

    . Árangursríkt og sjálfvirkt minni: áhrif dópamíns. Neurology 1984, 34: 805-807.

    1. Opitz B,
    2. Mecklinger A,
    3. Friederici AD,
    4. von Cramon DY

    . Hagnýtur taugalíffræði nýjungarvinnslu: samþætt niðurstöður ERP og fMRI. Cereb Cortex 1999, 9: 379-391.

    1. Otmakhova NA,
    2. Lisman JE

    . D1 / D5 örvun dópamínviðtaka eykur umfang snemma langtímamyndunar við CA1 hjippókampal samstillingu. J Neurosci 1996, 16: 7478-7486.

    1. Packard MG,
    2. Cahill L,
    3. McGaugh JL

    . Amygdala mótun hippocampal háð og caudate kjarna háð minni ferli. Proc Natl Acad Sci USA 1994, 91: 8477-8481.

    1. Rademacher J,
    2. Engelbrecht V,
    3. Burgel U,
    4. Freund H,
    5. Zilles K

    . Mæling á in vivo mýlingu á hvítum trefjum í mönnum með segulmagnaflutning MR. Neuroimage 1999, 9: 393-406.

    1. Raz N,
    2. Rodrigue KM

    . Mismunandi öldrun heilans: mynstur, vitsmunaleg fylgni og breytingar. Neurosci Biobehav Rev 2006, 30: 730-748.

    1. Rinne JO,
    2. Lonnberg P,
    3. Marjamaki P

    . Aldursháð lækkun Dopamine D1 og D2 viðtaka manna. Brain Res 1990, 508: 349-352.

    1. Ross GW,
    2. Petrovitch H,
    3. Abbott RD,
    4. Nelson J,
    5. Markesbery W,
    6. Davis D,
    7. Hardman J,
    8. Launer L,
    9. Masaki K,
    10. Sútari CM,
    11. et al

    . Parkinsonsmerki og þéttni taugafrumna í substantia hjá öldungum sjálfstæðismanna án PD. Ann Neurol 2004, 56: 532-539.

    1. Regla RR,
    2. Shimamura AP,
    3. Knight RT

    . Sporbrautarþræðingur og svigrúm til að sía tilfinningalegt áreiti. Cogn Áhrif Behav Neurosci 2002, 2: 264-270.

    1. Schiltz K,
    2. Szentkuti A,
    3. Guderian S,
    4. Kaufmann J,
    5. Munte TF,
    6. Heinze HJ,
    7. Duzel E

    . Samband hippocampal uppbyggingar og minni virkni hjá öldruðum mönnum. J Cogn Neurosci 2006, 18: 990-1003.

    1. Schott BH,
    2. Seidenbecher CI,
    3. Fenker DB,
    4. Lauer CJ,
    5. Bunzeck N,
    6. Bernstein HG,
    7. Tischmeyer W,
    8. Gundelfinger ED,
    9. Heinze HJ,
    10. Duzel E

    . Dópamínvirka miðhjálpin tekur þátt í myndun minni á episodic minni: vísbendingar um erfðafræðilega myndgreiningu. J Neurosci 2006, 26: 1407-1417.

    1. Schultz W

    . Spá fyrir umbun fyrir dópamín taugafrumum. J Neurophysiol 1998, 80: 1-27.

    1. Seeman P,
    2. Bzowej NH,
    3. Guan HC,
    4. Bergeron C,
    5. Becker LE,
    6. Reynolds heimilislæknir,
    7. Fugl ED,
    8. Riederer P,
    9. Jellinger K,
    10. Watanabe S,
    11. et al

    . Dópamínviðtaka manna í heila hjá börnum og öldruðum fullorðnum. Synapse 1987, 1: 399-404.

    1. Seppi K,
    2. Schocke MF

    . Uppfærsla á hefðbundnum og háþróaðri segulómunartækni við mismunagreiningu á taugahrörnun parkinsonisma. Curr Opin Neurol 2005, 18: 370-375.

    1. Snjór BJ,
    2. Tooyama I,
    3. McGeer EG,
    4. Yamada T,
    5. Calne DB,
    6. Takahashi H,
    7. Kimura H

    . Rannsóknir á blóðmyndun [18F] manna á positron losun fluorodopa eru í samræmi við fjölda og magn dópamínfrumna. Ann Neurol 1993, 34: 324-330.

    1. Soltani M,
    2. Knight RT

    . Taugauppruni P300. Séra Neurobiol 2000, 14: 199-224.

    1. Skrýtinn BA,
    2. Dolan RJ

    . Aðlögunarhæf svör við fremri hippocampal við áreiti um oddbolta. Hippocampus 2001, 11: 690-698.

    1. Szentkuti A,
    2. Guderian S,
    3. Schiltz K,
    4. Kaufmann J,
    5. Munte TF,
    6. Heinze HJ,
    7. Duzel E

    . Magnlegar greiningar á hippocampus: ósértækar efnaskiptabreytingar við öldrun. J Neurol 2004, 251: 1345-1353.

    1. Traboulsee A,
    2. Dehmeshki J,
    3. Brex PA,
    4. Dalton CM,
    5. Chard D,
    6. Barker GJ,
    7. Planta GT,
    8. Miller DH

    . Venjulega birtast MTR súlurit í heilavef í klínískum einangruðum heilkennum sem benda til MS. Neurology 2002, 59: 126-128.

    1. Weisz J,
    2. Czigler I

    . Aldur og nýjung: atburðstengdur möguleiki á heila og sjálfstjórnandi virkni. Psychophysiology 2006, 43: 261-271.

    1. Wittmann BC,
    2. Schott BH,
    3. Guderian S,
    4. Frey JU,
    5. Heinze HJ,
    6. Duzel E

    . Verðlaunartengd FMRI virkjun dópamínvirkrar miðhjúps er tengd aukinni hippocampus háðri langtímamyndun. Taugafruma 2005, 45: 459-467.

    1. Wolff SD,
    2. Balaban RS

    . Andstæða segulmagnaflutnings (MTC) og rótefni róteindar í vefjum í in vivo. Magn Reson Med 1989, 10: 135-144.

    1. Wright CI,
    2. Wedig MM,
    3. Williams D,
    4. Rauch SL,
    5. Albert MS

    . Óttaleg ótta andlit virkja amygdala hjá heilbrigðum ungum og öldruðum fullorðnum. Neurobiol Aging 2006, 27: 361-374.

    1. Yamaguchi S,
    2. Hale LA,
    3. D'Esposito M,
    4. Knight RT

    . Hröð forrétthyrningur-hippókampal venja að nýjum atburðum. J Neurosci 2004, 24: 5356-5363.

    1. Yesavage JA,
    2. Brink TL,
    3. Rose TL,
    4. Lum O,
    5. Huang V,
    6. Adey M,
    7. Leirer VO

    . Þróun og staðfesting á skimun öldrunarþunglyndis: frumskýrsla. J Psychiatr Res 1982, 17: 37-49.

  • Greinar sem vitna í þessa grein