Narkomānijas attēlošana narkomānijai un ar to saistītai uzvedībai (2012)

Funkcionālās magnētiskās rezonanses attēlveidošana (fMRI)

Lai izveidotu MR attēlu, objektam jābūt novietotam spēcīgā magnētiskā laukā. Cilvēka MRI skeneru magnētiskā izturība ir no 0.5 līdz 9.4 T; tomēr lielāko klīnisko MRI skeneru stiprums ir 1.5 – 3 T. Magnētiskā lauka ietvaros dažu atomu kodolspēles objekta iekšienē ir orientētas vai nu paralēlas, vai pretparalēlas galvenajam magnētiskajam laukam, un precess (spin) par galveno magnētiskais lauks ar noteiktu frekvenci, ko sauc par Larmor frekvenci. Magnētiskā rezonanse rodas tad, kad radiofrekvenču (RF) impulss, kas tiek pielietots (audu specifiskajā) Larmor frekvencē, ierosina kodolspēkus, paaugstinot tos no zemākiem līdz augstākiem enerģijas stāvokļiem. To atspoguļo neto magnetizācijas rotācija no tās līdzsvara. Kad magnetizācija ir pagriezta, RF lauks tiek izslēgts un magnetizācija atkal brīvi pieprasa sākotnējā galvenā magnetizācijas virzienu. Šis laika atkarīgais pretsvīds rada strāvu uztvērēja RF spolē. Rezultātā eksponenciāli bojājošā strāva, ko dēvē par brīvo indukcijas sabrukumu, veido MR signālu. Šajā periodā magnetizācija atgriežas sākotnējā līdzsvara stāvoklī (pazīstams arī kā relaksācija), ko raksturo divas laika konstantes T₁ un T₂ (Lauterbur, 1973). Šīs laika konstantes ir atkarīgas no fizikālajām un ķīmiskajām īpašībām, kas ir unikālas audu tipam, un tādējādi tās ir primārais audu kontrasta avots anatomiskajos attēlos (Mansfield un Maudsley, 1977). Komplekts₁ un T₂ atšķirības starp dažādiem audu tipiem (piemēram, pelēkās vielas, balto vielu un smadzeņu šķidruma šķidrumu) rada augstu kontrasta MR attēlu.

Tikai 1990s laikā MRI tika izmantota, lai noteiktu cilvēka smadzeņu darbību neinvazīvi, ātri, ar pilnīgu smadzeņu pārklājumu un ar relatīvi augstu telpisko un laika izšķirtspēju. Belliveau et al. (1990)lietojot gadolīniju kā kontrastvielu, pirmais ieviesa funkcionālo MRI (fMRI). Pēc tam nekavējoties sekoja vairāki fMRI pētījumi, izmantojot "asins skābekļa līmeņa atkarīgo" (BOLD) signālu (Ogawa et al., 1990a,b) kā endogēna kontrastviela, lai netieši mērītu smadzeņu darbību (\ tBandettini et al., 1992; Kwong et al., 1992; Ogawa et al., 1992). Nesen strādājāt Logothetis et al. (2001) ir izpētījusi cēloņsakarību starp BOLD signālu un neironu lokālo lauka potenciālu (sk. \ t Logothetis, 2003; Logothetis un Wandell, 2004 pārskatīšanai).

fMRI ir kļuvusi varbūt visplašāk izmantotā funkcionālā neirofotografēšanas tehnika, jo tā nav invazīva (atšķirībā no PET un SPECT, tā neatklāj radioaktivitātes dalībniekus) un ļoti augstu telpisko izšķirtspēju (~ 1 mm). Šīs metodes ierobežojumi ietver augstu BOLD atbildes reakciju uz vairākiem neironu un attēla artefaktiem, jo ​​īpaši sakarā ar zemo signāla / trokšņa attiecību un zemo laika izšķirtspēju (~ 1 – 2 s), salīdzinot ar citām metodēm, piemēram, EEG (kaut arī daudz augstāks nekā PET). Pavisam nesen fMRI lietošana atpūtā ļāva pētniekiem izpētīt cilvēka smadzeņu funkcionālo savienojamību (Rosazza un Minati, 2011). Pierādīts, ka atpūtas funkcionālie savienojumi ir reproducējami un saskaņoti visās laboratorijās (Tomasi un Volkow, 2010) un būt jutīgiem pret smadzeņu slimībām, ieskaitot narkomāniju (\ tGu et al., 2010).

Vēlēšanās

Zāļu farmakoloģisko iedarbību modulē nefarmakoloģiskie kontekstuālie faktori (piemēram, vietas, cilvēki vai ar narkotiku lietošanu saistītie līdzekļi). Tā kā šie faktori ir konsekventi savienoti ar zāļu farmakoloģisko iedarbību, tie ir integrēti intensīvajā pieredzē, kas saistīta ar narkotiku lietošanu, kļūstot par “motivējošiem magnētiem” vai “narkotiku norādēm”, izmantojot Pavlovijas kondicionēšanu (Berridge, 2007; Berridge et al., 2008). Šī kondicionēšana veido indivīda cerības par zāļu iedarbību un, savukārt, maina neirālo un uzvedības reakciju uz zālēm. Piemēram, narkotiku atkarīgajiem indivīdiem uzmanība un citi kognitīvie un motivācijas procesi ir vērsti pret narkotikām un prom no ne-narkotiku stimuliem, kas beidzas ar steidzamu vēlmi lietot šo narkotiku uzņēmīgos indivīdos (piemēram, Johansons et al., 2006).

Laboratorijas iestatījumos, tieksmes stāvoklis parasti tiek sasniegts, pakļaujot dalībniekus attēliem, kas attēlo ar narkotikām saistītos stimulus. Izmantojot šo metodi ar kokaīna lietotājiem, PET [¹¹C] racloprīda pētījumi atklāja, ka kokaīna cue videoklipi var izraisīt ievērojamu DA izdalīšanos muguras striatumā, un šis pieaugums ir pozitīvi saistīts ar pašnovērtēto narkotiku tieksmi, īpaši smagi atkarīgiem cilvēkiem (Volkow et al., 2006, 2008). Vēl viens PET pētījums parādīja, ka hroniski kokaīna ļaunprātīgi lietotāji saglabā zināmu kognitīvās kontroles līmeni, ja viņiem tiek dots norādījums, lai kavētu cue inducētu alkas, kā kvantificēts ar zemāku metabolismu ar kognitīvo inhibīciju labajā OFC un NAcc (Volkow et al., 2010). Šie rezultāti izriet no tā, ka starp DA D ir būtiska saistība₂ saistība ar ventrālo striatumu un narkotiku pašpārvaldes motivācija, ko mēra ar [¹¹C] raclopīds (Martinez et al., 2005) un [¹⁸F] desmetoksifallypride (Heinz et al., 2004).

Pētījumi, kas mēra CBF, glikozes vielmaiņu vai BOLD, ir arī parādījuši, ka narkotiku atkarības indivīdu izraisīta alkas izraisīšana ir saistīta ar aktivācijām perigēniskajā un ventrālajā ACC (Maas et al., 1998; Childress et al., 1999; Kilts et al., 2001; Wexler et al., 2001; Brody et al., 2002, 2004; Daglish et al., 2003; Tapert et al., 2003, 2004; Grusser et al., 2004; Myrick et al., 2004; McClernon et al., 2005; Wilson et al., 2005; Goldstein et al., 2007b), mediālais PFC (Grusser et al., 2004; Heinz et al., 2004; Tapert et al., 2004; Wilson et al., 2005; Goldstein et al., 2007b), OFC (Grant et al., 1996; Maas et al., 1998; Sell ​​et al., 2000; Bonsons et al., 2002; Brody et al., 2002; Wrase et al., 2002; Daglish et al., 2003; Tapert et al., 2003, 2004; Myrick et al., 2004) insula (Wang et al., 1999; Sell ​​et al., 2000; Kilts et al., 2001; Brody et al., 2002; Daglish et al., 2003; Tapert et al., 2004), ventrālā tegmentālā zona un citi mezencepālijas kodoli (Sell ​​et al., 1999; Due et al., 2002; Smolka et al., 2006; Goldstein et al., 2009c). Smadzeņu, tostarp amygdala, laikā tiek aktivizēti arī smadzeņu reģioni, kas saistīti ar atmiņas apstrādi un izgūšanu.Grant et al., 1996; Childress et al., 1999; Kilts et al., 2001; Schneider et al., 2001; Bonsons et al., 2002; Due et al., 2002), hipokamps un smadzeņu stadija (Daglish et al., 2003). Jāatzīmē, ka ir pierādīts, ka šīs blakusparādības tiek novērotas pat tad, ja tiek kontrolētas farmakoloģiskās izņemšanas sekas.Franklins et al., 2007).

Kopumā pēc narkotisko vielu lietotājām veikto vērošanas pētījumu rezultāti liecina par pastiprinātu mezokortikālo (ieskaitot OFC un ACC) aktivāciju, apstrādājot narkotikas, un ka narkotiku gaidīšana šajā procesā ir nozīmīga. Šādi pierādījumi daļēji izskaidro, ka narkotiku lietotājiem ir grūti koncentrēties uz citiem ar narkotikām nesaistītiem norādījumiem. Interesanti, ka sievietēm, bet ne vīriešu kokaīna ļaunprātīgajiem PET pētījums liecināja par metabolisma samazināšanos prefrontālajos reģionos, kas saistīti ar pašpārvaldi pēc kokaīna iedarbības, kas varētu padarīt viņus neaizsargātākus (nekā vīriešiem) recidīvam, ja tie pakļauti narkotikām (Volkow et al., 2011). Šis konstatējums atbilst preklīniskiem pētījumiem, kas liecina, ka estrogēns var palielināt narkotiku lietošanas risku sievietēm (Anker un Carroll, 2011).

EEG tika izmantots arī, lai izpētītu reaktivitāti pret narkotiku izraisītiem stimuliem dažādās ļaunprātīgas lietošanas zālēs. Piemēram, ir ziņots par palielinātu kortikālo aktivāciju, reaģējot uz alkohola atkarīgo pacientu iedarbību uz narkotikām (kvantitatīvi izteikta pēc EEG dimensijas sarežģītības).Kim et al., 2003) un kokaīna atkarīgajiem indivīdiem (kvantitatīvi izteikts ar augstu beta un zemu alfa spektrālo jaudu) (\ tLiu et al., 1998). Vēl viens kokaīna atkarīgo personu pētījums liecināja par beta spektrālās jaudas palielināšanos, kā arī delta jaudas samazināšanos, apstrādājot kokaīna piederumus un skatoties kreka kokaīna video (Reid et al., 2003). Šis modelis tika novērots arī tad, ja šie indivīdi salīdzināja ar veselīgu kontroli atpūtas laikā (Noldijs et al., 1994; Herning et al., 1997) un šis beta palielinājums bija saistīts ar iepriekšējas kokaīna lietošanas \ tHerning et al., 1997). Nikotīna atkarības gadījumā tika novērota teta un beta spektra jaudas palielināšanās, reaģējot uz cigaretēm.Knots et al., 2008). ERP pētījumos ir ziņots arī par augstāku kortikālo aktivāciju, reaģējot uz zāļu norādēm. Piemēram, ir ziņots par paaugstinātu P300 amplitūdu un citiem P300 līdzīgiem potenciāliem, reaģējot uz narkotiku norādēm alkohola (Herrmann et al., 2000) un nikotīna (Warren un McDonough, 1999) atkarīgās personas. Ir ziņots arī par palielinātu LPP amplitūdu, reaģējot uz ar narkotikām saistītiem attēliem, salīdzinot ar neitrāliem attēliem alkohola (Herrmann et al., 2001; Namkoong et al., 2004; Heinze et al., 2007), kokaīns (Franken et al., 2004; van de Laar et al., 2004; Dunning et al., 2011) un heroīnu (Franken et al., 2003) atkarīgās personas.

Vispārīgi runājot, šie dati liecina, ka ar narkotikām saistītie stimuli ir saistīti ar ievērojami augstāku nervu aktivāciju, kas liecina par stimulējošu īpašību un uzbudinājuma palielināšanos, ja narkotiku atkarīgie indivīdi saskaras ar narkotiku izraisītiem stimuliem. Šie rezultāti apstiprina teorijas, kas nosaka atkarību kā pārmaiņas smadzeņu motivācijas un atalgojuma sistēmās (Volkow un Fowler, 2000; Robinsons un Berridge, 2001; Goldstein un Volkow, 2002), kur apstrāde ir novirzīta pret narkotikām un kondicionētiem signāliem, un prom no citiem pastiprinātājiem, kas saistīti ar tieksmi (Franken, 2003; Mogg et al., 2003; Waters et al., 2003).

Aizkavējošas kontroles zudums un binge

Inhibitora kontrole ir neiropsiholoģiska konstrukcija, kas attiecas uz spēju kontrolēt kaitīgas un / vai nepiemērotas emocijas, izziņas vai uzvedības inhibīciju. Kritiski, pašregulētās uzvedības traucējumi, iespējams, saasināsies narkotiku lietošanas un intoksikācijas laikā, ko modulē kompromiss PFC būtiskai funkcijai: tā inhibējošā iedarbība uz subortikālajiem striatāla reģioniem (ieskaitot NAcc) (Goldstein un Volkow, 2002). Šis lejupejošās kontroles (PFC pamatfunkcijas) traucējums atbrīvotu uzvedību, kas parasti tiek rūpīgi uzraudzīta, imitējot stresa līdzīgas reakcijas, kurās kontrole tiek apturēta un stimulēta uzvedība. Šī kognitīvās kontroles apturēšana veicina binge; diskrētais laiks, kurā indivīds bieži izmanto atkārtotu un neiespējamu vielas patēriņu, rēķinot uz izdzīvošanu, tostarp ēšanas, miega un fiziskās drošības saglabāšanu. Šie periodi parasti pārtrauc, ja indivīds ir stipri izsmelts un / vai nespēj iegādāties vairāk zāļu.

Neiroapgādes pētījumi liecina par talamo-OFC ķēdes un ACC kā neironu substrātu iesaistīšanos, kas ir pakļauta uzvedību. Konkrētāk, ir ziņots, ka atkarīgajiem indivīdiem D ir ievērojami samazināts₂ pieejamība receptoriem (skatīt. \ t Volkow et al., 2009 pārskatīšanai), kas savukārt ir saistīts ar samazinātu metabolismu PFC (īpaši OFC, ACC un dorsolateral PFC), un ka šos traucējumus nevar pilnībā attiecināt uz uzvedības reakciju un motivācijas traucējumiem (Goldstein et al., 2009a). Tā kā šie PFC reģioni ir iesaistīti īpašību piešķiršanā, inhibējošā kontrolē, emociju regulēšanā un lēmumu pieņemšanā, tiek apgalvots, ka DA disregulācija šajos reģionos var pastiprināt ļaunprātīgas narkotikas motivējošo vērtību un var novest pie narkotiku lietošanas kontroles zaudēšanas. (Volkow et al., 1996a; Volkow un Fowler, 2000; Goldstein un Volkow, 2002).

Patiešām, ir pierādījumi, kas liecina, ka šie reģioni, jo īpaši OFC, ir kritiski ietekmējuši citus pašpārvaldes traucējumus, kas saistīti ar kompulsīvām uzvedībām, piemēram, obsesīvi kompulsīvi traucējumi (Zalds un Kims, 1996; Menzies et al., 2007; Chamberlain et al., 2008; Yoo et al., 2008; Rotge et al., 2009).

Lai gan ir grūti pārbaudīt kompulsīvo narkotiku pašpārvaldi cilvēkiem, gudri laboratorijas modeļi ir pārvarējuši dažus praktiskus ierobežojumus, kas radušies, pētot cilvēkus, kas ir nevēlami. Piemēram, nesen veiktajā fMRI pētījumā cilvēkiem, kas nav atkarīgi no ārstēšanas, bija atkarīgi no izvēles atkarīgi no tā, kad un cik bieži viņi paši ievadīs intravenozo kokaīnu uzraudzītā 1-h sesijā. Atkārtota paša inducēta augsta bija negatīva korelācija ar aktivitāti limbiskajos, paralimbiskajos un mezokortikālajos reģionos, tostarp OFC un ACC. Pretēji tam pozitīvi sakrīt ar darbību šajos reģionos (Risinger et al., 2005) (skatīt arī Foltin et al., 2003). Kompulsīvās narkotiku pašpārvaldes modelēšana, salīdzinot ar citām kompulsīvām uzvedībām (piemēram, azartspēlēm, ja tas nepārprotami vairs nav izdevīga), var piedāvāt nenovērtējamu ieskatu atkarības traucējumu kontroles zaudēšanā. Interesanti, ka mutes dobuma MPH ievērojami samazināja impulsivitāti un uzlaboja ACC atbildes reakcijas kokaīna atkarīgajiem indivīdiem (Goldstein et al., 2010).

Cita saistīta konstrukcija ir atkarība no narkotiku atkarīgo personu pašapziņas. Disfunkcionāla pašapziņa un ieskats raksturo dažādus neiropsihiskus traucējumus, kas ietver klasiskos psihiskos traucējumus (piemēram, šizofrēniju, māniju un citus garastāvokļa traucējumus), piemēram, šėēršĜus vizuālas nolaidības vai anosognozijas gadījumā (sk.Orfei et al., 2008). Kā kognitīvs traucējums (Goldstein un Volkow, 2002), narkomānijai ir arī līdzīgas anomālijas pašapziņas un uzvedības kontrolē, ko var attiecināt uz neironu disfunkciju. Piemēram, pētījumi par alkohola lietošanu liecina, ka alkohols mazina indivīda pašapziņas līmeni, kavējot augstākas kārtas kognitīvos procesus, kas saistīti ar (apmeklēšanu, kodēšanu vai jutīgumu pret sevi) pašnozīmīgu informāciju, pietiekamu nosacījumu, lai izraisītu un uzturētu turpmāku alkohola lietošanu (skat Hull un Young, 1983; Hull et al., 1986 pārskatīšanai). Turklāt nesenais pētījums parādīja, ka kokaīna atkarīgie indivīdi izpaužas kā atvienojums starp uzdevumu saistītām uzvedības reakcijām (precizitāte un reakcijas laiks) un pašpaziņoto uzdevumu iesaistīšanu, uzsverot traucējumus to spējā uztvert iekšējos motivējošos diskus (Goldstein et al., 2007a).

Konkrētāk, novirzes insula un mediālā PFC reģionos (ieskaitot ACC un mediālo OFC) un subkortālos reģionos (ieskaitot striatumu) ir saistītas ar ieskatu un uzvedības kontroli, kā arī ar savstarpēji saistītām funkcijām (ieraduma veidošanās un novērtēšana).Bechara, 2005). Šie apsvērumi paplašina atkarības konceptualizāciju ārpus tās saiknes ar atalgojuma shēmu, neirokognitīvajiem traucējumiem reakcijas inhibīcijā, kā arī īpašību piešķiršanu (Goldstein un Volkow, 2002; Bechara, 2005) un neuroadaptācijas atmiņas ķēdēs (Volkow et al., 2003), lai iekļautu apdraudētu pašapziņu un ieskatu slimībās (skatīt. \ t Goldstein et al., 2009b pārskatīšanai).

Pētījumos, kuros izmanto EEG, ir ticami ziņots par zemfrekvences beta frekvencēm (Kiloh et al., 1981; Niedermeyer un Lopes da Silva, 1982) alkoholiķiem. Šī beta aktivitāte, kas var atspoguļot hiperarozitāti (Saletu-Zyhlarz et al., 2004), ir pierādīts, ka tas atbilst alkohola patēriņa daudzumam un biežumam, ticami nodalot “zemu” un “mērenu” alkohola alkohola lietotājus (ko nosaka alkohola patēriņa modelis), kā arī alkoholisma ģimenes vēsturi (Ehlers et al., 1989; Ehlers un Schuckit, 1990). Vienlaicīgs delta pieaugums tika ziņots augstvērtīgu dzērāju vidū, salīdzinot ar jauniem pieaugušajiem un zemu alkohola lietošanu alkohola reibumā (Polich un Courtney, 2010) un vienlaikus palielinoties teta un alfa frekvencēm 25 min pēc tam, kad lieto līdzīgu kokaīna devu (\ tReid et al., 2006).

Inhibitora kontrole ir plaši pētīta, kvantitatīvi nosakot N200 un P300 ERP komponentus, veicot uzdevumu; šos komponentus, domājams, lai novērtētu veiksmīgu uzvedības apspiešanu un kognitīvo kontroli (Dong et al., 2009) un rada no ACC un asociētajiem reģioniem, tiek palielināts, ja atbilde tiek pārtraukta (bez tiesas sēdes) virknē pozitīvu atbilžu (iet izmēģinājumi) (Falkenstein et al., 1999; Bokura et al., 2001; Van Veen un Carter, 2002; Bekker et al., 2005). Ir ziņots par nulles N200 amplitūdu indivīdiem ar alkoholu (Easdon et al., 2005), kokaīns (Sokhadze et al., 2008), heroīns (Yang et al., 2009), nikotīns (Luijten et al., 2011) un pat internets (Cheng et al., 2010; Dong et al., 2010) atkarība. Tomēr ilgstošas ​​uzmanības raksta saskaņošanas uzdevumā, salīdzinot ar kontrolierīcēm, parādījās lielāki N200 un mazāki P300.Crego et al., 2009) un sejas atpazīšanas uzdevums (Ehlers et al., 2007), kas faktiski var būt saskaņā ar emocionālās apstrādes traucējumiem (motivāciju, spožumu) vairāk nekā ar kontroles zaudēšanu.

Atkarības dzīvnieku dzīvnieku modeļi ir snieguši svarīgas norādes par neirobioloģiju, kas ir pamatā ļaunprātīgai uzvedībai (Deroche-Gamonet et al., 2004; Vanderschuren un Everitt, 2004), kas pierāda, ka šie uzvedības veidi ietver DA, serotonergiskos un glutamatergiskos \ tLoh un Roberts, 1990; Kornvolas et al., 1999). Tomēr dzīvnieku pētījumu lietderība balstās uz to, cik lielā mērā šīs uzvedības pārklājas ar inhibējošu pašpārvaldi cilvēkiem. Jo īpaši ir grūti noskaidrot, cik lielā mērā šāda uzvedība var būt saistīta ar iespējamo kognitīvo deficītu, kas var būt par iemeslu cilvēka inhibīcijas ierobežošanai. Neiromaging pētījumi apiet šo ierobežojumu, pētot neironu substrātus, kas ir šo kognitīvo deficītu pamatā, un nodrošinot saikni ar attiecīgajām uzvedības izpausmēm.

Šo darbu atbalstīja Zāļu ļaunprātīgas izmantošanas valsts institūts [1R01DA023579 uz RZG] un Vispārējais klīnisko pētījumu centrs [5-MO1-RR-10710].