睡眠不足の下での持続的な注意の調節における前頭頭頂ネットワークの役割：機能的磁気共鳴画像研究研究

目的：睡眠不足（SD）と認知パフォーマンスの複雑な関係は、長い間研究の対象となってきました。私たちの研究は、前頭頭頂ネットワーク（FPN）のレンズを介した持続的な注意欠陥の神経生物学的基盤を綿密に調べることにより、新しい角度を提供します。最先端のイメージング技術を使用して、SD後の自発的な脳活動の変化を掘り下げ、精神運動警戒タスク（PVT）のパフォーマンスとの関連を調査します。 方法：24時間の睡眠不足を経験する前後に安静時の機能的MRIスキャンを受けた64人の健康で右利きの参加者を含む精巧な調査を実施しました。洗練された統計分析を採用して、ペアのt検定を介して低周波変動（FALFF）の分数振幅の変化を精査しました。次に、ピアソン相関分析を適用して、これらの神経生物学的変化とPVTの行動結果との関連を分析しました。 結果：この研究では、顕著な発見が得られ、SD後のFPNの重要な領域内のFALFF値の劇的な減少が明らかになりました。これらの変化は、主に前頭および頭頂部のジリで発生し、PVTパフォーマンスメトリックと逆相関していました。さらに、左背外側前頭前野皮質（DLPFC）のベースラインFalff値は、説得力のある神経生物学的マーカーとして機能する可能性があることを発見しました。 結論：私たちの画期的な研究は、特に睡眠不足によってもたらされる挑戦的な条件の下で、FPNが注意と実行機能を調整する上で果たす極めて重要な役割を強調しています。この調査結果は、SDの認知的影響を理解、評価、および潜在的に軽減する方法を形作ることができる重要な洞察を提供し、このリベットドメインの将来の研究の段階を設定します。

OBJECTIVE: The intricate relationship between sleep deprivation (SD) and cognitive performance has long been a subject of research. Our study offers a novel angle by closely examining the neurobiological underpinnings of sustained attention deficits through the lens of the fronto-parietal network (FPN). Using state-of-the-art imaging techniques, we delve into the changes in spontaneous brain activity after SD and explore their associations with performance on the psychomotor vigilance task (PVT). METHODS: We conducted an elaborate investigation involving 64 healthy, right-handed participants who underwent resting-state functional MRI scans before and after experiencing 24 h of sleep deprivation. Employing sophisticated statistical analyses, we scrutinized the changes in fractional amplitude of low-frequency fluctuations (fALFF) through paired t-tests. Pearson correlation analyses were then applied to dissect the associations between these neurobiological shifts and behavioral outcomes in PVT. RESULTS: The study yielded remarkable findings, revealing a dramatic decrease in fALFF values within critical areas of the FPN following SD. These alterations predominantly occurred in the frontal and parietal gyri and were inversely correlated with PVT performance metrics. Furthermore, we discovered that baseline fALFF values in the left dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) have the potential to serve as compelling neurobiological markers, with high discriminatory power in identifying individual responses to the adverse effects of SD on cognitive performance. CONCLUSION: Our groundbreaking research underscores the pivotal role that the FPN plays in modulating attention and executive function, especially under the challenging conditions brought about by sleep deprivation. The findings offer critical insights that could shape the way we understand, assess, and potentially mitigate the cognitive impacts of SD, setting the stage for future research in this riveting domain.