Limbic system of the human brain, durinal pattern of activity and sleep deficit consequences - fMRI case study.

This master-thesis presents multimodal study of the neuronal limbic system of the human brain and activity of the brain structures involved in emotion, cognition and attention regulation. Emotion means motivational evaluation of the stimulus, and anticipated responses and is a part of top-down control, that modify task performance. The purpose of the study is to answer the question which brain structures are involved in integration of motivation and cognitive control during cued go-no go task paradigm from the perspective of diurinal variability. Empirical part of this work is based on simultaneously recorded fMRI and saccadic eye movements data, case study of one person (women) aged 22. Results revealed significant patterns of brain activity within structures involved in contextual and episodic motivation and control, in case of sleep deficit. The study results show also the occurrence of time-of-day–related variations in neural activity of brain regions linked to the motivational and attention system (dACC, pre-SMA and DLPFC). On the basis of results analysis I showed that this pattern of activation is strongly connected with error – monitoring and error-detection process, occurred after error commitments (when not inhibiting involuntary, bottom-up behavior) and is linked with occurrence of negative affect. Presented results are congruent with the theory of dual hierarchical system of executive processes (Kouneiher, Charron i Koechlin, 2009) and confirm results from previous executive attention neuroimaging studies.

Praca magisterska została przygotowana z wykorzystaniem metody symultanicznego zapisu potencjałów zdarzeniowych fMRI i ruchów sakadycznych oczu, w ramach projektu badawczego realizowanego w Zakładzie Neuroergonomii Instytutu Psychologii Stosowanej UJ. Przedstawia badanie mózgowego systemu neuronalnego odpowiedzialnego za interakcję komponentu emocjonalnego i poznawczego, w sytuacji wykonywania zadania typu go-no go. Celem pracy jest odpowiedzenie na pytanie jaki jest wpływ procesów emocjonalnych i motywacyjnych na procesy poznawcze i finalne zachowanie. Stawiane problemy badawcze dotyczą wykazania aktywności struktur kory mózgowej biorących udział w regulacji motywacji. Szczególnej nacisk został położony na analizę systemów neuronalnych monitorujących i wykrywających konflikt, w obrębie przedniego zakrętu obręczy (ACC), jak i tych wdrażających kontrolę poznawczą w obrębie kory przedczołowej. Analizowano również okołodzienne zmiany aktywności tych struktur. Praca oparta jest o materiał empiryczny – tzw. case study, dotyczące kobiety w wieku 22 lat. Badania potwierdziły hipotezę o aktywacji struktur zaangażowanych w system motywacyjny w sytuacji wykonywania zadania typu go-no go, w przypadku popełnienia błędu. W niektórych warunkach badania wykazano również zwiększone pobudzenie struktur kontroli motywacyjnej i poznawczej w odpowiedzi na konflikt reakcji i pojawienie się błędu, przy wpływie deficytu snu. Na podstawie analiz wyników pokazano również przebieg okołodziennej zmienności aktywacji dACC, DLPFC i pre-SMA – wpływających na działanie systemu orientacyjnego uwagi. Wnioski wyciągnięte zostały na podstawie odniesienia do podwójnego systemu hierarchicznego procesowania egzekucyjnego