在认知任务中同时使用功能性MRS评估GABA,谷氨酸活性动力学和BOLD对比度
Alexander R Craven1,2,3, Gerard Dwyer1,3, Lars Ersland2,3
1Department of Biological and Medical Psychology, University of Bergen, Bergen, Norway.
NMR in biomedicine
|October 28, 2023
概括
这项研究将大脑活动 (BOLD) 与神经化学联系起来,通过在认知任务期间同时用功能磁共振谱学 (fMRS) 测量谷氨酸和GABA. 结果显示,在执行任务时Glx水平增加,验证了新的同时测量技术.
科学领域:
- 神经成像是一种神经成像.
- 神经化学 神经化学
- 认知神经科学 认知神经科学
背景情况:
- 将任务唤起的血液动力学反应 (BOLD-fMRI) 与突触神经化学联系起来仍然是一个挑战.
- 像谷氨酸和GABA这样的神经递质通常与fMRI分开测量,并且没有认知任务.
- 为了弥合这一差距,需要在任务中同时测量BOLD和神经化学.
研究的目的:
- 开发和验证技术,同时评估GABA,谷氨酸/谷氨胺 (Glx) 和BOLD反应在认知任务在3T.
- 解决基于任务的fMRI与突触层面的潜在神经化学变化之间的断开.
主要方法:
- 健康的参与者 (N=81) 在块设计中执行了埃里克森侧面任务.
- 同时的功能磁共振光谱 (fMRS) 和BOLD-fMRI从中间前带膜皮层获得.
- 经过调整的MEGA-PRESS序列与水参考信号使得通过水线宽度变化进行连续的BOLD评估.
- 一个新的线性模型处理了fMRS数据以提取与功能性刺激相关的代谢物谱.
主要成果:
- fMRS评估的BOLD激活与fMRI BOLD显著相关,局部化到感兴趣的区域.
- fMRS评估的BOLD也与不相称的侧翼条件下反应时间的延长相关.
- 在任务关闭和任务启动期间观察到Glx水平显著增加 (~8.8%);没有发现与任务相关的GABA+变化.
结论:
- 开发的协议和分析管道对于同时评估代谢物动态和BOLD反应是有效的.
- 这种技术为未来的神经成像研究提供了坚实的基础,研究认知的神经化学基础.
- 确定了需要改进的领域,将指导未来对同时测量BOLD和代谢物质的改进.
