酒精使用对认知灵活性的影响及其神经机制

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饮酒是一种广泛存在的行为,然而酒精的饮用对健康的影响并不存在所谓的安全水平。酒精的使用不仅会对个体生理心理产生不良的影响,而且会带来沉重的社会负担。研究表明:认知控制能力的损伤是急性酒精效应的一个重要特征,而认知控制能力的损伤还是酒精成瘾维持和发展的重要因素。因此探明急性酒精使用如何影响个体认知控制能力以及这种影响背后的机制将对预防和戒断酒精成瘾具有重要的科学与现实意义。然而,先前研究多关注急性酒精使用对认知控制中工作记忆和反应抑制这两种成分的影响,少有研究关注急性酒精使用对认知控制另一种成分--认知灵活性--的影响。认知灵活性是个体根据当前的环境变化情况、自身的内部状态的变化以及目标的变化及时的调整自身的行为与想法的一种能力,具有多种的表现形式。工作记忆更新灵活性便是认知灵活性的表现形式之一,它指的是个体根据环境和任务需要选择是否更新工作记忆中的信息以及更新信息的内容,在我们日常生活中起着重要的作用。个体轻易地更新工作记忆中的信息可能会导致注意力分散,而将信息过于稳定地保持在工作记忆中可能会导致反应迟钝。因此,理解和探索急性酒精使用对工作记忆更新这种认知灵活性的影响及其神经机制,对于提高人们饮酒后的安全意识以及防范和干预从饮酒发展成酒精成瘾有着重要的科学意义和实践价值。本研究将从以下两个问题展开:(1)酒精使用是否会影响个体工作记忆更新灵活性以及不同酒精剂量对认知灵活性影响的差异;(2)结合功能性核磁共振技术探究酒精是如何通过影响大脑的功能水平从而影响个体的工作记忆更新的灵活性。在研究一中,采用被试内实验设计的方法,比较所有被试(N=43)在饮用安慰剂、饮用0.3g乙醇/Kg剂量的酒精和饮用0.5g乙醇/Kg剂量的酒精饮料三种条件下,在执行基于工作记忆更新为基础的认知灵活性任务中的转换代价,以考察急性酒精使用对个体认知灵活性的影响以及不同剂量酒精使用对认知灵活性的影响的差异。结果表明:(1)饮用0.3g酒精/kg酒精饮料后,个体的执行认知灵活性任务的转化代价相比饮用安慰剂的条件下显著增加;(2)饮用0.5g酒精/kg酒精饮料后,个体执行认知灵活性任务的转化代价与饮用安慰剂的情况下没有显著差异;(3)个体在饮用0.5g酒精/kg酒精饮料后执行认知灵活性任务的转化代价与饮用0.3g酒精/kg酒精饮料相比无显著差异。研究一结果说明:急性酒精使用会增加个体在执行以工作记忆为基础的认知灵活性任务的转换代价,然而这种转换代价的增加只在饮用0.3g酒精/kg酒精饮料后表现出来。在研究二中,同样采用被试内实验设计的方法通过测量被试(N=21)在安慰剂和饮用0.3g乙醇/Kg剂量的酒精饮料后执行认知灵活性任务的转换代价,结合行为与功能性磁共振的方法探究急性酒精对个体工作记忆更新的认知灵活性的影响以及与这种影响有关的认知神经机制。我们使用表征相似性分析的方法比较基底神经节,脑岛,后顶叶皮层以及左侧额下回连接处在饮酒与饮用安慰剂饮料的条件下在执行认知灵活性任务中转换试次和重复试次之间的表征相似性的差异。结果发现:(1)在行为上:相对于安慰剂条件,个体在饮用0.3g酒精/kg酒精饮料条件下执行任务中会表现出更大的转换代价,进一步分析发现,个体在重复试次中的反应时在安慰剂条件和饮用0.3g酒精/kg酒精饮料条件下没有显著差异,而在转换试次中,饮用0.3g酒精/kg酒精饮料条件比安慰剂条件下个体的反应时显著增加;(2)表征相似性分析结果显示在安慰剂条件下个体重复试次和转换试次的在基底神经节区域的表征不相似性显著低于饮用0.3g酒精/kg酒精饮料条件;(3)脑岛区域在0.3g酒精/kg酒精饮料条件与安慰剂条件下,转换试次和重复试次的表征不相似性无显著差异;(3)在0.3g酒精/kg酒精饮料条件与安慰剂条件下,左侧额下回连接处转换试次和重复试次的表征不相似性无显著差异;(4)后顶叶皮层区域在0.3g酒精/kg酒精饮料条件与安慰剂条件下,转换试次和重复试次的表征不相似性无显著差异。因此,研究二的结果说明:急性酒精使用增加个体在认知灵活性任务中的转换代价,而基底神经节对重复试次和转换试次的表征相似性的改变可能是转换代价增加的神经基础。综合而言:本研究发现(1)急性酒精的使用会削弱个体以工作记忆更新为基础的认知灵活性,(2)这种削弱可能是通过影响基底神经节区域对重复条件和转换条件下对刺激的表征实现的。总之,本研究结合了行为测量以及认知神经科学的研究方法探明了急性酒精使用对个体认知灵活性的影响及其神经基础。这对构建基于酒精和认知灵活性的一般性理论具有重要的理论意义,也对从认知灵活性角度为酒精成瘾的维持和发展的干预提供了新的视角。
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