Semantic Cognition in Alzheimer's Disease: Neuroimaging Investigations of Representational Integrity and Controlled Retrieval

阿尔茨海默氏病的语义认知:表征完整性和受控检索的神经影像学研究

基本信息

  • 批准号:
    2273023
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Studentship
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2023 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Whilst episodic memory decline is the hallmark symptom of Alzheimer's disease (AD), deficits in semantic knowledge are often evident early in the disease progression. The neural mechanisms behind these semantic deficits in AD remain poorly understood. Indeed, it is unknown whether semantic representations themselves are degraded in AD, or whether there is an impairment of access to otherwise intact representations. Recent advances in neuroimaging analysis techniques - namely representational similarity analysis (RSA; Kriegeskorte et al., 2008; Charest et al., 2014) and dynamic causal modelling (DCM; Friston et al., 2003) - have given us the tools to probe these mechanisms directly. RSA assesses the similarities of patterns of neural activation in order to reveal a brain region's representational geometry. If semantic representations are degraded in AD, then RSA should reveal systematic differences in representational geometry in cortical regions known to store semantic representations. DCM assesses the effective connectivity between brain regions in service of task performance, and importantly, how these connections are modulated by task demands. If semantic deficits in AD are caused by impaired access to semantic representations, then this should be apparent in the task-driven connections between regions associated with semantic control and those associated with representation. This project will investigate (i) how connectivity between brain regions supporting semantic control and representation is affected in AD; (ii) how semantic representational geometries (behavioural, neural) are affected in AD; (iii) the spatio-temporal dynamics of semantic representation and retrieval; and (iv) application of these measures to differentiate subtypes of AD (Stopford et al., 2008) or to identify those most at risk for AD. To achieve these aims, we will use multimodal neuroimaging (fMRI, EEG) and cognitive behavioural methods in older adults with and without AD. The student will have the opportunity to design the specific experiments (participant groups, stimuli, task, imaging modalities, analysis strategy) in service of the objectives presented above; however, it is expected that analyses will include RSA to assess representational integrity, DCM to assess effective connectivity between control and representation regions, and multimodal analyses of fMRI and EEG to assess spatio-temporal dynamics of semantic retrieval.
虽然情景记忆衰退是阿尔茨海默病(AD)的标志性症状,但语义知识的缺陷往往在疾病进展的早期就很明显。阿尔茨海默病中这些语义缺陷背后的神经机制仍然知之甚少。实际上,尚不清楚语义表示本身是否在AD中退化,或者是否存在访问其他完整表示的损害。神经成像分析技术的最新进展-即代表性相似性分析(RSA; Kriegeskorte等人,2008;Charest等人,2014)和动态因果建模(DCM; Friston等人,2003)-为我们提供了直接探索这些机制的工具。RSA评估神经激活模式的相似性,以揭示大脑区域的表征几何。如果语义表征在AD中退化,那么RSA应该揭示已知存储语义表征的皮质区域中表征几何的系统差异。DCM评估了服务于任务执行的大脑区域之间的有效连接,重要的是,这些连接是如何被任务需求调节的。如果AD中的语义缺陷是由对语义表示的访问受损引起的,那么在与语义控制相关的区域和与表示相关的区域之间的任务驱动连接中,这应该是显而易见的。该项目将研究(i)支持语义控制和表征的大脑区域之间的连接如何在AD中受到影响;(ii)语义表征几何(行为、神经)如何在AD中受到影响;(3)语义表征和检索的时空动态;(iv)应用这些措施来区分阿尔茨海默病的亚型(Stopford et al., 2008)或识别阿尔茨海默病的高危人群。为了实现这些目标,我们将在有和没有AD的老年人中使用多模式神经成像(fMRI, EEG)和认知行为方法。学生将有机会设计特定的实验(参与者群体、刺激、任务、成像模式、分析策略),以服务于上述目标;然而,预计分析将包括RSA来评估表征完整性,DCM来评估控制和表征区域之间的有效连通性,以及fMRI和EEG的多模态分析来评估语义检索的时空动态。

项目成果

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知道了