Tüm beyin modellemesi, kolinerjik nöromodülasyonun bağlama bağlı etkilerini açıklar
Entegrasyon ve ayrışma, beyin organizasyonunun iki temel ilkesidir. Beyin, nöromodülatör sistemler aracılığıyla farklı fonksiyonel ayrılmış veya entegre durumlar arasındaki geçişleri ve dengeyi yönetir. Son zamanlarda, hesaplamalı ve deneysel çalışmalar, kolinerjik nöromodülasyonun ayrıştırıcı bir etkisi olduğunu öne sürüyor. Burada, hem ampirik fMRI verilerini hem de hesaplamalı modellemeyi kullanarak kolinerjik sistemin beyin fonksiyonel bağlantısı üzerindeki etkilerini inceledik. İlk olarak, sağlıklı deneklerde dinlenme durumundaki koşullar ve dikkatli bir görev sırasında nikotinin fonksiyonel bağlantı ve ağ topolojisi üzerindeki etkilerini analiz ettik. Daha sonra, nikotinin etkilerini simüle etmek ve bu değişikliklerin nedensel mekanizmalarını araştırmak için bir insan bağlamı kullanılarak birbirine bağlı bir tam beyin nöral kütle modeli kullandık. İlaç etkisi, asetilkolinin bilinen hücresel etkileriyle tutarlı olarak, hem global bağlanma hem de lokal geri besleme inhibisyon parametrelerinin azaltılmasıyla modellenmiştir. Nikotinin hem ampirik hem de simüle edilmiş verilerde fonksiyonel ayrımı artırdığını ve etkilerin bağlama bağlı olduğunu bulduk: görev sırasında gözlemlendi, ancak dinlenme durumunda değil. Görev içi performans, işlevsel ağ topolojisi ve davranış arasında bir bağlantı kurarak işlevsel ayrım ile ilişkilidir. Ayrıca, ampirik verilerde, nikotinik asetilkolin α4β2’nin bölgesel yoğunluğunun, görev sırasında nikotin tarafından fonksiyonel düğüm gücündeki azalma ile ilişkili olduğunu bulduk. Sonuçlarımız, kolinerjik nöromodülasyonun, bağlama bağlı bir şekilde fonksiyonel ayrımı desteklediğini ve bu ayrımın basit görsel-dikkat görevleri için uygun olduğunu öne sürüyor.
