Structure and Functional Imaging of Age-Related Changes in Working Memory

工作记忆随年龄变化的结构和功能成像

基本信息

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): This project proposes to use structural and functional neuroimaging methods to better understand how the brain changes in healthy aging, and the consequences of those changes on cognitive function. It examines age-related changes in working memory ability - a fundamental capacity that underlies many complex cognitive behaviors, and that declines with age. The central hypothesis of this study is that working memory ability arises from coherent neural oscillatory activity in a network of brain regions, and that age-related declines in working memory ability reflect the breakdown of coherent neural activity in this network due to age-related changes in white matter structure. To test this hypothesis, high temporal resolution methods of electro- and magnetoencephalography (EEC and MEG) will be integrated with the high spatial resolution method of functional magnetic resonance imaging (MRI) to characterize the dynamic spatiotemporal patterns of brain activity that underlie working memory ability in young adults, and to determine how healthy aging affects these patterns. Diffusion tensor imaging (DTI) will be used to assess white matter microstructural integrity, and age-related reductions in coherent activity between distributed neural regions will be related to age-related reductions in white matter integrity. It is hypothesized that age-related changes in frontal white matter disrupts the coherent activity in frontal-parietal networks necessary for working memory task performance, and that the reduction in frontal white matter integrity contributes to age-related reductions in regional frontal cortical thickness. To achieve these research goals, the candidate, who has a strong background in MEG and EEC research, seeks training through formal coursework and interaction with her sponsors in structural and functional MRI acquisition and analyses, multimodal integration of MEG/EEG and MRI data, cortical reconstruction, parcellation, and quantification, and DTI acquisition and analyses. Her sponsors, leaders in the field of neuroimaging and multimodal analyses, and the supportive and resource- rich environment of UCSD, will ensure the candidate's mastery of these new techniques. Relevance: This project will further understanding of the structural and functional changes in the brain that occur as part of normal aging, and that underlie age-related changes in cognitive ability. This knowledge will provide a basis for better understanding of pathological brain changes that occur in age-related disorders.
描述(由申请人提供):本项目拟利用结构和功能神经影像学方法来更好地了解健康衰老过程中大脑的变化,以及这些变化对认知功能的影响。它研究了与年龄相关的工作记忆能力的变化——工作记忆能力是许多复杂认知行为的基础,随着年龄的增长而下降。本研究的中心假设是,工作记忆能力源于大脑区域网络中连贯的神经振荡活动,而与年龄相关的工作记忆能力下降反映了由于白质结构与年龄相关的变化而导致该网络中连贯的神经活动的破坏。为了验证这一假设,高时间分辨率的脑电和脑磁图(EEC和MEG)方法将与高空间分辨率的功能性磁共振成像(MRI)方法相结合,以表征年轻人工作记忆能力背后的大脑活动的动态时空模式,并确定健康衰老如何影响这些模式。弥散张量成像(DTI)将用于评估白质微结构的完整性,分布神经区域之间相干活动的年龄相关减少将与白质完整性的年龄相关减少有关。假设额叶白质的年龄相关变化破坏了工作记忆任务执行所必需的额叶-顶叶网络的连贯活动,额叶白质完整性的减少导致了额叶皮质区域厚度的年龄相关减少。为了实现这些研究目标,候选人在脑磁图和脑电图研究方面有很强的背景,通过正式的课程和与赞助者的互动,寻求在结构和功能MRI采集和分析、脑磁图/脑电图和MRI数据的多模态集成、皮质重建、包封和量化以及DTI采集和分析方面的培训。她的赞助者,神经成像和多模态分析领域的领导者,以及加州大学圣地亚哥分校的支持和资源丰富的环境,将确保候选人掌握这些新技术。相关性:该项目将进一步了解大脑结构和功能的变化,这些变化是正常衰老的一部分,也是认知能力与年龄相关变化的基础。这些知识将为更好地理解与年龄有关的疾病中发生的病理性大脑变化提供基础。

项目成果

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