전체 투입 3 차원 가상 현실에서 실시 인간 두려움 컨디셔닝

A.의 자극 및 작업 디자인 1. 일반적인 디자인. 우리는 이틀 동안 공포 수집 및 메모리 보존에 대한 콘텐츠 영향을 조사했다. 이 디자인은 설치류 연구 장기 기억 형성 3 두려움을 치료하고 다시 노출 경험에서 시간적 거리에서 배운있는 실제 우연의 신경 생물학 통합 프로세스에 대한 그 계정으로 평행이다. 동적 에어컨 자극 (CS) (움직이는 뱀과 거미)는 공작의 몰입형 가상 환경 (다이빙)으로 알려진 완전 몰입형 가상 환경에서 발생했고, 조건부 전기 손목 자극의 프레 젠 테이션와 결합했다. 차동 공포 컨디셔닝 절차는 공포의 부양 조치로 피부 전도 반응 (SCR)을 사용하여 고용했습니다. 여기 에어컨 두려움과 26 건강한 남성과 여성의 참가자, 듀크 대학교에서 18-30 세 연령층에서 가장 오래된 다이빙 이틀 동안 테스트되었습니다 후속 메모리 보존을 보여줍니다. 이 프로토콜은 듀크 대학의 IRB 기준에 따라 승인되었습니다. 2. 참가자는 다이빙에서 설정할 수 있습니다. 다이빙은 완전히 둘러싸인, 여섯 양면, 3m X 3m X 3m, 백업 예상 가상 현실 (VR) 환경입니다. 다이빙은 듀크 대학의 학제간 공학, 의학 및 응용 과학을위한 센터에서 특별히 지어진 30피트 큐브 (컨트롤 룸 (VisRoom), 그림 1)에 위치하고 있습니다. 위에 설명된대로 다이빙의 공포 컨디셔닝을 실시했다. 참가자는 머리가 3 – D 눈 안경을 추적 앞으로 직면하고있는 다이빙의 중앙에 앉아 있었다. 참가자는 가상 뱀과 거미가 발생 각 학습 단계에서 지정된 환경을 통해 고정 "가상 도보 이동됩니다. 이러한 체위 제약은, 높이 다양성에 대한 컨텍스트 사이 자극 노출 금액에 대한 제어 권한을 어지러움, 계정을 피하기 위해 만들어진 참가자, 그리고 시각적인 디스플레이가 현실 시나리오를 통해 참가자들의 움직임에 따라 업데이 트되었는지 확인합니다. 3. 차별 컨디셔닝 절차. 차별 절차는 공동 종료 전기 자극, 인수 단계에서 무조건 자극 (미국)에 의해 (40 % 보강 비율) 1 영상 CS의 프레 젠 테이션을 부분적으로 강화되는, 고용되었다. 참가자 2 조건 중 하나에 할당되었습니다 공포 수집 가상 뱀 또는 가상 거미 있습니다. 미국와 결합하여 강화 자극은이라고합니다 "CS + 동안 다른 시각적 자극"CS – "컨트롤로 명시적으로 unpaired 있습니다. CS + 및 CS가 – 있었다 무작위로 할당하고 그룹 전체 counterbalanced. 4. 시설 자극. 자극은 개별적으로 4 초의 기간 동안 다이빙의 전면 화면의 중앙과 중앙에 나타나는 역동 뱀과 거미했다. 이 청각 자극은 환경에서 소설 자극 (딸랑이 또는 도청 사운드, 각각)의 존재에 참가자를 경고하는 뱀 또는 거미의 모습을 신호와 함께 공동 발생했습니다. 뱀 광고 거미과 함께 가상 장면은 마야 애니메이션 소프트웨어를 사용하여 만들어 다이빙에서 볼 수있는 Virtools 소프트웨어 (Virtool SA, 행동 회사, 파리, 프랑스)에 수입되었다. 5. 무조건 자극. 전기 자극은 그룹의 비교를 용이하게하고 그룹 4, 5에 걸쳐 전반적인 각성 수준의 차이를 혼란함을 주죠 영향을 제거하기 위해서는 각 과목의 허용 수준에 따라 이전에 실험의 시작으로 조정되었습니다. 자극의 수준은 오름차순 계단 절차를 사용하여 "매우 성가신하지만 고통스러운하지 않는 자신의 인식로 각 참가자로 선정되었다. 전압은 참가자 표시 때까지 처음 30 V의 낮은 수준에서 설정되며 5 V의 단위로 증가 것을 자신의 허용 수준은 고통을 유도하지 않고 도달했다 자극 (200 밀리초 기간은 30-50 Hz에서에서 제공)가 양극 표면 자극 전극에 의해 참가자들의 지배적인 손목의 평균 신경을 통해 transcutaneously 실시되었다 (21mm 전극 간격 :. 그라스 – Telefactor 모델 FE 10S2, 웨스트 워릭, RI). 전극 리드는 고무 스트랩으로 안전하게되었으며 차폐 및 radiofrequency 필터를 통해 접지되었습니다 동축 케이블 연결을 통해 그라스 – Telefactor SD – 9 자극기에 첨부되었습니다. 살린 기반 겔 (시그마 젤 : 파커 연구소, 페어 필드, NJ)는 전해질 전도체 (그림 2 참조)로 사용되었다 참가자는 모든 펄스가 같은 농도에서 전달 될 것을 들었다.. 6. 교육 단계. 실험은 24 시간 지연을 가진 두 개의 세션에서 실시되었다 여기에서 설명한. 전나무 동안t 세션은 초기 요법 이니, 기간은 3 – D 완전 침수에 회색 배경에 많이 있지만 보강이나 훈련 또는 테스트가 발생한 가상 세계 않고 제시 각 CS 유형 4 재판 구성되어. 이 단계는 다이빙과 시설 자극에 반응을 orienting의 감소에있는 실험 환경에 acclimation 허용. 즉시 요법 이니 단계 이후 두려움 수집 단계 16로 구성되어 CS는 -이다 16 CS + 실험의 혼자 5 수여 강화하는 각 CS 종류의 시련을 intermixed. 약 24 시간 후에, 메모리 보존과 멸종 훈련 테스트가 발생했습니다. 이 단계도 동일 또는 두려움 수집 컨텍스트 (참가자에 걸쳐 counterbalanced)에서 달랐다 가상 맥락에서, 미국 내 각 CS 유형 16 재판 구성되어. 하나의 컨텍스트는 실내 환경 (가구 아파트, 컨텍스트의 내부)와 다른 컨텍스트는 야외 환경 (인근 장면, 컨텍스트 B)였습니다. 과목은 임의로 일 1과 2에 대한 상황에 맞는 프레 젠 테이션의 순서를 결정 실험 그룹에 할당되었습니다. 그들은 중 동일한 컨텍스트 조건 (AA 또는 BB) 또는 컨텍스트 시프트 상태 (AB 또는 BA)를 배정했다. 경로의 길이와 코스는 같은 개체 / 여러 가지 환경 내의 자극의 수와 배치했던, 가상 세계 사이의 일관성과 일치했다. 7. 실험 매개 변수입니다. 상호 재판 간격은 14 ± 2 초되었다. CSS의 순서는 동일 CS의 더 이상 2보다 시련이 (상태 불안과인지 기대의 혼란함을 주죠 inductions을 피하기 위해) 연속적으로 발생되는 제약 조건에 따라 pseudorandom였다. CS +의 부분 보강 (40 %)은 일반적으로 백퍼센트 CS + 보강 6,7 다음과 같은 인간의 참가자에서 발생 빠른 멸종을 지연하는 데 사용되었다. 또한, 부분 보강 aversive 이벤트가 항상 우려 자극 다음과 발생하지 않는 범위 내에서보다 현실적인 조절 비상을 제공합니다. 8. 작업 지침. 이전 각 실험 단계로, 참가자는 다음과 설계 기능에 대한 정보를했다 : 그들은 가상 환경에서 애니메이션 뱀과 거미가 발생할 것입니다, 그들은 정해진 경로를 따라 가상 도보 거리에있는 환경을 거치게 될, 그리고 그들은 전기 자극을받을 수 있습니다 연구를 통해 언제든지 사전에 조절로 설정 수준에서 손목. 그들은 직접 앞으로 얼굴과 전면 화면의 중앙에 표시 뱀과 거미 이미지를 참석 지시하고, 그들이 세상이나 전기 자극의 발생을 통해 자신의 운동에 관여하지 않았다고 상기했다. 그들은 또한 그들이 그들에게 페널티없이 언제든지 연구를 종료 수 있다고 통보했다. B. Psychophysiological 측정 1. 데이터 수집. SCR은 같은 이전 4 6 설명, 공포의 부양 조치로서 사용되었다. SCR은 psychophysiological 모니터링 시스템 (BIOPAC 시스템, 산타 바바라, CA)를 통해 기록했다. SCR은 비 지배 손에 1, 2 자리의 중간 지골에 벨크로 스트랩으로 연결된 실버 – 실버 염화물 전극 디스크에서 감시했다. 생리 기반 젤 (시그마 겔)은 전도성 전해질로 사용되었다. 주제는 여전히 SCR 기록 전극의 이동 아티팩트를 방지하기 위해 손을 유지하는 지시했다. 리드는 컨트롤 룸에서 다이빙 밖에있는 BIOPAC 생리 녹화 시스템을 도달했습니다. BIOPAC 시스템은 Virtools 소프트웨어를 실행하는 자극 프레 젠 테이션 컴퓨터와 동기화합니다. 그림 1은 컨텍스트 A.에 포장되어 다이빙에 참가, 제어 컴퓨터 (Virtools 및 스크립트 생성)의 설정 기술은, BIOPAC (SCR), 그리고 전기 자극기는 그림 2에서 그림된다 보여줍니다. 피부 전도성은 200 Hz에서에서 샘플 증폭하고, AcqKnowledge 소프트웨어 (BIOPAC 시스템, 산타 바바라, CA)를 사용하여 오프라인 분석을 위해 저장되었습니다. Virtools 소프트웨어는 자극 프레 젠 테이션을 제어하고 내쇼날 인스 트루먼 트의 DIO – 24 데이터 수집 카드 (오스틴, TX)를 통해 충격 발생기를 트리거합니다. 기록된 파형은 저역을 블랙먼 창 (컷오프 주파수 = 31 Hz에서)을 사용하여 필터링, 3 연속 데이터 포인트 이상 smoothed 있습니다. 피부 전도성 응답 amplitudes는 각각 4-6, 시설과 무조건 공포의 부양 조치를 도출하기 위해 사전에 자극 기준 각 CS과 미국 상대의 발병에 8 시간 잠겨 있었다. 데이터 분석에 포함 들어, 다음과 같은 기준이 설립되었습니다 대기 시간 = 1 – 4 S, 기간 = 0.5-5 S, 및 최소 진폭 = 0.02 마이크로 지멘스 (μS). 이러한 기준을 준수하지 않는 응답은 0으로 점수입니다. 2. 분석가SCR입니다. SCR 데이터가 일반적으로 제로 향해 괴상한이기 때문에 데이터가 평방 루트가 정규 분포를 달성하기 위해 통계 분석을하기 전에 변환되었습니다. 각 CS 유형 (가상 뱀 또는 거미)에서 데이터는 학습이 일반적으로 각 학습 단계 내에서 시간에 걸쳐 다양 같은 '초기'와 각 단계의 '늦은'시범 블록으로 붕괴되었다. 분산 (ANOVA)의 반복 측정 분석은 (늦은 수집 (CS + CS -) 일찍 또는 늦게 소멸 (CS + CS 과목 변수 내에 위상 및 CS 유형을 학습의 함수로 에어컨 피부 전도성 응답 그룹 차이를 계산하는 데 사용되었다 -)과 사이 과목 변수 데이터가 개별 유사 계정으로 손목 자극 (모든 재판)에 각 참가자들의 자신의 최대 미국 반응하여 각 시험에 갖추어진 응답 값을 나누어 정규화 것처럼 컨텍스트 지정 (동일 또는 Shift). 응답에서 배제하지 않는 조치 (거의 SCRs을 보여 개인). 그림 3 차동 SCR 점수의 데이터 시각화에 대한이 CS -에서 CS 분들 + 걸쳐 시범 블록에 대한 답변을 빼서하여 학습의 인덱스로 계산했다. 제로 이상 차이 점수는 공포 반응의 학습 반영 반면, 본 법안에 따르면, 제로의 차이 점수, 더 학습을 반영하지 않습니다. 그림 3과 같이 그러나, 통계적으로 학생의 T – 테스트하기 위해 SCR 값을 계산했다 콘텐츠 공포의 유지를 결정하는 CS + 및 CS -에서 컨텍스트 조작 (사이 그룹 분석과 같은 컨텍스트 대 컨텍스트 시프트)의 함수로 일 2 조기 소멸. C. 하드웨어 시스템 설명 듀크 대학 다이브 시스템은 예상 가상 현실 "동굴"디자인 9 기반으로합니다. 다이빙 시스템은 모두 6 "벽"(4 벽, 천장과 바닥)가 후면 프로젝션하여 stereographic 컴퓨터 이미지를 보여줄 3 MX 3 MX 3m 룸입니다. 각 벽면은 DLP 프로젝터가 (크리스티 디지털 미라지 S 2 K, 1056×1056에서 작동 @ 110 Hz에서 10) 차례로 전용 렌더링 컴퓨터 (엔비디아 쿼드로 3000FX – G 그래픽 카드가 설치된 Windows XP 듀얼 코어 2.0 GHz의)에 의해 제어됩니다. 하나의 벽이로와 잠수 밖으로 액세스를 허용 열 슬라이드. 6 렌더링 컴퓨터는 (Intersense는 IS – 900 11) 추적 시스템 통신 마스터 컴퓨터에 의해 제어 사운드 시스템을 제어하고 전기 충격 시스템에 병렬 포트를 통해 펄스를 전송하고 있습니다. 추적 시스템은 참가자의 머리와 손 위치에 대한 3D 위치와 방향 정보를 제공합니다. 액티브 stereographic 비전은 액정 셔터 안경 (CrystalEyes 3 12)를 통해 제공됩니다. 일곱 컴퓨터 (6 렌더링 컴퓨터와 마스터 컴퓨터)는 NVIDIA 그래픽 카드의 genlock (G – 동기화) 기능을 통해 이미지 프레임 경계에 동기화됩니다. D. 소프트웨어 설명 이 실험에 대한 두려움 컨디셔닝 및 유지 테스트 컨텍스트 참가자는 가이드 투어를 촬영하는을 통해 두 개의 서로 다른 가상 세계로 구성되어 있습니다. 가상 세계는 마야 13 3D 모델링 패키지를 사용하여 모델링되었다. 네비게이션은 모든 가상 세계에서 동일한 고정 경로로 제한됩니다. 이 경로를 따라 운동은 Virtools 14 소프트웨어 시스템을 통해 제어됩니다. Virtools는 데스크톱이나 웹 기반 경험을 주로 설계된 게임 엔진입니다. Virtools의 VRPack 확장을 통해 가상 세계는 다이빙에서 예상하고 있습니다. Virtools는 가상 현실 주변 장치 네트워크를 통해 추적 시스템 (VRPN 15), 오픈 소스 라이브러리와 통신합니다. VRPN는 참가자의 머리와 손 위치와 방향뿐만 아니라 버튼을 눌러 정보를 등록합니다. Virtools는 참가자에 대한 올바른 관점에서 3D 장면을 렌더링하기 위해 머리 추적 정보를 사용합니다. 그림 1. 컨트롤 룸 (VisRoom)과 가상 장면을 보는 인간 참가자와 함께 다이빙 큐브의 개략도. 그림 2. 자극에 토닉 및 phasic 답변을 측정하는 왼쪽에있는 피부 전도성 전극을 가진 참가자의 다이어그램. 전기 자극기의 전극 바로 손목에 있습니다. BIOPAC는 노트북 컴퓨터에 소프트웨어를 인정 통해 생리 데이터를 수집합니다. 코드는 Virtools 소프트웨어는 다이빙에서 예상 가상 현실 스크립트를 생성 데스크톱 컴퓨터에서 OSC를 통해 발송됩니다. 그림 3. 다이빙과 연구소의 두려움 수집 및 멸종의 비교. 차동 피부 전도성 응답 (SCR) + / – SEM 노동의 시설과 24 시간 이상 retested 참가자에atory 또는 가상 현실 (다이빙). 그래픽은 다이빙 및 실험실 연구에서 참여자의 동등한 공포 취득 및 멸종을 보여줍니다. 다이빙의 수율에 주 2 동일한 컨텍스트 (n은 = 12) 테스트, 우리의 다이빙 참가자에 있지만 우리 실험실 참가자에 * P = 0.05 CS +로 SCR로 측정 이동 컨텍스트 (n은 = 14)에 상대보다 강력한 두려움 메모리 유지 .