צמצום חרדת המדינה באמצעות עבודה זיכרון תחזוקה
Summary
פרוטוקול זה מדגים כיצד למדוד חרדה- potentiated בהלה במהלך Sternberg זיכרון עבודה פרדיגמה.
Abstract
מטרת פרוטוקול זה היא להסביר כיצד לבחון את הקשר בין תהליכי זיכרון עובד וחרדה על ידי שילוב של זיכרון עבודה Sternberg (WM) ואת האיום של הפרדיגמות הלם. בפרדיגמת ה- Sternberg WM, הנבדקים נדרשים לשמור סדרה של אותיות ב- WM למשך פרק זמן קצר ולהגיב על ידי זיהוי האם המיקום של אות מסוימת בסדרה תואם להנחיה מספרית. באיום של הפרדיגמה בהלם, נושאים חשופים בלוקים לסירוגין שבו הם נמצאים בסיכון של קבלת מצגות בלתי צפויות של הלם חשמלי קל או בטוחים מפני ההלם. חרדה היא נחקרה בכל רחבי הבטוחה ואת חוסמת איום באמצעות רפלקס אקוסטית להבהיל, אשר potentiated תחת איום (חרדה- Potentiated סטלה (APS)). על ידי ניהול פרדיגמת WM Sternberg במהלך איום ההלם וחיפוש התגובה להדהד במהלך או מרווח תחזוקה WM או מרווח inter interrial, ניתן DEtermine את ההשפעה של תחזוקת WM על APS.
Introduction
על פי תיאוריית בקרת תשומת הלב (ACT), החרדה מפריעה לעיבוד קוגניטיבי על ידי תחרות על גישה למשאבי זיכרון מוגבלים (WM) 1 . עם זאת, ACT אינו מתייחס היפוך של מערכת יחסים זו ( כלומר את ההשפעה של עיבוד קוגנטיבי על חרדה). על ידי מניפולציה של חרדה במהלך משימות קוגניטיביות, תוך שימוש באיום של הפרדיגמת הלם, ניתן להעריך הן את השפעת החרדה על ההכרה והן את ההשפעה של קוגניציה על חרדה 2 , 3 , 4 , 5 . מטרת פרוטוקול זה היא להדגים כיצד לנהל את הפרדיגמה WM Sternberg במהלך האיום של הפרדיגמה הלם לחקור את הקשר דו כיווני בין חרדה ותחזוקה WM.
האיום של פרדיגמת הלם נעשה שימוש נרחב במעבדה כדי לתפעל חרדה של המדינהF "> 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 ויכולים להיות מיושמים בנבדקים בריאים 2 , 3 , 4 , 5 וחולים 12 , 13 , 14 , 15 כאחד (ראו ברדפורד ואח '16 ). הפרדיגמה מורכבת מגושי איום ובטיחות לסירוגין .17 הנושאים נמצאים בסיכון של קבלת גירויים חשמליים בלתי צפויים במהלך בלוקי האיום, אך לא במהלך הבלוקים הבטוחים, ניתן לבדוק את חרדת הנבדקים באופן תקופתי תוך שימוש ברפלקס האקוסטי האקזוטי 18 , 19 . בדרך כלל shיש תגובה גדולה יותר של הבהלה במהלך בלוקים האיום לעומת בלוקים בטוח, ואת זה חרדה- Potentiated סטיל (APS) יכול לשמש מדד היקפי של שינוי החרדה המתמשכת במהלך הבדיקה 17 , 18 . ההלם המובהק באיום פרדיגמת ההלם מוכר על ידי המכון הלאומי לבריאות הנפש (NIMH) כמדד פיזיולוגי של חרדה במחקריהם בתחום קריטריון המחקר 20 . עם זאת, ניתן גם לבדוק את החרדה של הפרט באמצעות דו"ח עצמי Likert סוג בקנה מידה. בגלל איום ההלם הוא פרדיגמה פסיבית, משימות קוגניטיביות אחרות ניתן לבצע בו זמנית 21 . על ידי שילוב של איום ההלם עם המשימה Sternberg WM, ניתן לבדוק חרדה במהלך תחזוקה WM 3 .
במהלך הפרדיגמה של Sternberg, הנושאים נדרשים לקודד סדרה של אותיות ב- WM ולהגיבבצע מרווח קצר 3 , 22 . בניגוד למשימות WM מורכבות יותר ( למשל, המשימה N-back) 4 , 5 , 23 , המשימה שטרנברג אינה דורשת מניפולציה של מידע ב- WM 3 , 22 . בנוסף, נושאים מקודדים, שומרים ומגיבים לפריטים במרווחים שונים. יחד, תכונות אלה מאפשרות לנתק תחזוקה WM מן האחרים, תהליכים קוגניטיביים מורכבים יותר 24. על ידי בדיקת APS במהלך מרווח תחזוקה WM, ניתן לקבוע את ההשפעה של תחזוקה WM על חרדה. כמו כן, על ידי השוואת דיוק WM ו תגובה זמן (RT) בין האיום ובלוקים בטוח, ניתן לקבוע את ההשפעה של חרדה על תחזוקה WM. פרוטוקול זה יפרט את הצעדים הפרוצדורליים הדרושים כדי לנהל את הפרדיגמה WM Sternberg דUring איום של הלם, כמו גם את הצעדים האנליטיים הדרושים כדי להעריך APS, דיוק, זמן תגובה במהלך המשימה.
Protocol
Representative Results
Discussion
מאמר זה ממחיש כיצד לנהל את המשימה Sternberg WM במהלך איום של הלם. באמצעות פרוטוקול זה, ניתן היה להראות כי תחזוקה WM מספיקה כדי להפחית את החרדה, כפי שנמדד על ידי potentiation של רפלקס אקוסטית להבהב 3 . תוצאות אלה מצביעות על כך שהיחסים בין קוגניציה לחרדה הם דו – כיווניים 3 – 5 וכי מודלים של חרדה ( למשל, תיאוריית הבקרה הקשבית) 1 חייבים להסביר את השפעת הקוגניציה על חרדה בנוסף להשפעת החרדה על ההכרה. אף על פי הפרוטוקול הנוכחי מתאר את האינטגרציה של המשימה שטרנברג WM והאיום של הפרדיגמה בהלם, זה גם יכול לשמש מסגרת ללימוד מערכת היחסים בין קוגניציה לבין החרדה באופן כללי יותר 21.
על ידי עיצוב מחדש של משימות קוגניטיביות קיימות שיתרחשו במהלך חלופותניתן לבחון את השפעת החרדה על תהליכים קוגניטיביים ספציפיים, כמו WM ו תשומת לב מתמשכת 2 , 31 , 32 . לדוגמה, בעבודה הקודמת, המשימה זיכרון N- חזרה היה משולב עם האיום של הפרדיגמה הלם, הוכחת כי החרדה מפריע WM בעומס נמוך, אבל לא עומס גבוה 4 , 5 . תוצאות אלה מצביעות על כך שהחרדה מפריעה ל- WM, אך גם אנשים בריאים מסוגלים להתגבר על חרדה כאשר דרישות המשימה גבוהות. תשומת הלב המתמדת למשימה התגובה (SART) השתלבה גם עם האיום של הפרדיגמה ההלם; הנבדקים נאלצו לדכא את תגובתם לגירויי מטרה נדירים. זה הוכיח כי האיום של הלם מגביר את הדיוק על ניסויים NoGo במהלך המשימה 31 , 32 . ביחד עםאת N- גב מחקרים, תוצאות אלה מצביעות על כך חרדה יכולה גם לפגוע ולייעל ביצועים, וכי כיוון ההשפעה תלוי בתהליכים הקוגניטיביים ספציפיים העוסקים על ידי המשימה.
כמו כן, על ידי הוספת בדיקות מזעזעות מדויקות במשימה קוגניטיבית קיימת שהותאמה לאיום פרדיגמת ההלם, ניתן ללמוד את ההשפעה של משימות קוגניטיביות ספציפיות על חרדה. הקשר בין עומס ה- WM לבין החרדה נצפתה לראשונה במהלך משימות ה- N-back של ה- WM, שבהן הגדילה את מספר הפריטים המתוחזקים שצמצמו את APS 4 , 5 . עם זאת, מכיוון שמשימה זו דורשת הן תחזוקה והן מניפולציה, היה קשה לקבוע אילו רכיבי WM נחוצים לצמצום הנצפה בחרדה 23 , 33 . על ידי מעקב אחר מחקרים אלה עם הפרדיגמה פשוטה יותר Sternberg WM, זה היה אפשרי shכי עיבוד מרכזית לא היה צורך להפחתת חרדה 3 .
טכניקה זו יכולה לשמש כדי לחקור הן את ההשפעה של חרדה על קוגניציה, כמו גם את ההשפעה של קוגניציה על חרדה. לפיכך, חשוב לתמרן הן חרדה ועומס קוגניטיבי בפרדיגמה זו והן לנקוט אמצעים מהימנים של כל אחד מהם. כאשר מיישמים שיטה זו לפרדיגמות קוגניטיביות חדשות, חשוב להבטיח שלפרדיגמה הקוגניטיבית יש רמות קושי מובחנות המבוססות על ביצועים. אם הבדיקה הטייסית לא מראה הבדלים בביצועים על פני תנאי הניסוי, לבדוק את השפעות התקרה / הרצפה ולהתאים את הקושי של המשימה בהתאם. כמו כן, חשוב לעצב את האיום של מניפולציה הלם כך ניתן לצפות APS במהלך תנאים של עומס קוגניטיבי נמוך. אם בדיקות הטייס לא מראות הבדלים בהלה במהלך התנאים של עומס קוגניטיבי נמוך, נסה לבדוק את האות- יחס רעש לרעש בערוץ EMG.
ישנם שלושה צעדים קריטיים כדי להבטיח את האפקטיביות של פרוטוקול זה. ראשית, חשוב לוודא שהנושא יבין את המשימה הקוגניטיבית המבוצעת. במידת הצורך, עיצוב גרסה בפועל של המשימה על מנת להבטיח כי הנושאים להבין את ההוראות. שנית, חשוב להבטיח כי גירוי חשמלי בשימוש הוא מספיק אינטנסיביות כדי לגרום חרדה בנושא. במידת הצורך, כייל את עוצמת הגירוי החשמלי לאחר כל ריצה. שלישית, חשוב לוודא כי יחס אות לרעש של ערוץ EMG מספיק כדי לשחזר את התגובה בהלה אקוסטית. אם הערוץ רועש או עכבה גבוהה מדי, לנקות היטב את העור מתחת לעין ולהחיל מחדש את האלקטרודות EMG.
אמנם יש מספר עוצמות לפרדיגמה זו, אך יש גם מגבלות שיש לטפל בהן. לדוגמה, השימוש של avהתחשמלות חשמלית גורמת לעורר חשש בקרב חלק מה- IRB, במיוחד כאשר מדובר באוכלוסיות חלשות. יש לציין כי ישנן גישות חלופיות כדי לגרום חרדה מלבד שימוש בהלם חשמלי. אלה כוללים נשימה רמות גבוהות של CO 2 (7.5%) לתקופות ממושכות (8-20 דקות) 34 , באמצעות איום של תרמית תרמית מרתיעה 35 , הצגת תמונות שלילי שלילי 36 , וכו ' עם זאת, יש לציין כי גירויים חשמליים בטוחים (כאשר משתמשים בהם כהלכה), בשימוש נרחב, ויעיל. למרות פרוטוקול זה ממליץ על הגישה סטנדרטיזציה לנתח בהלה potentiated, ציונים גלם עשוי להיות אמין יותר במקרים מסוימים 9 , 10 . אם משתמשים בציונים סטנדרטיים, מומלץ לבדוק גם את ציוני הגלם.
כוחו של פרוטוקול זה הוא שהוא מאפשר לחוקר באופן גמישלתפעל את החרדה של המדינה בתוך הנושא בפגישה אחת ולבדוק את הקשר בין חרדה לתהליכים קוגניטיביים ספציפיים. ישנם שלושה יישומים עתידיים פוטנציאליים של פרוטוקול זה. ראשית, חשוב להבין כיצד מערכות קוגניטיביות ורגשיות מתקיימות ברמה של תהליכים עצביים. מחקרים עתידיים צריכים לבחון את הקשר בין חרדה לבין פעילות עצבית הקשורה לתחזוקה, תוך שימוש בפרדיגמה זו תוך הקלטת פעילות BOLD. שנית, חשוב להכליל ממצאים אלה לתהליכים קוגניטיביים אחרים, כגון תשומת לב מתמשכת ועיבוד גמול. מחקרים עתידיים באמצעות פרוטוקול זה צריך לתפעל תהליכים אלה בתקופות של איום ובטיחות. שלישית, חשוב להבין את הקשר בין קוגניציה וחרדה, הן אצל אנשים בריאים והן באוכלוסיות חולים. מחקרים עתידיים באמצעות פרוטוקול זה צריך לכלול אנשים אלה אוכלוסיות מיוחדות.
לסיכום, זהעבודה מציג פרוטוקול לחקר הקשר בין עומס WM וחרדה המושרה. מחקרים המשתמשים בפרדיגמה זו הראו כי תחזוקת ה- WM מספיקה כדי להפחית את החרדה, אך החרדה אינה מפריעה לעומס ה- WM עצמו. למרות הממצאים המוצגים כאן הם ספציפיים פרדיגמה WM Sternberg, פרוטוקול זה יכול להיות מותאם כדי ללמוד את הקשר הדו כיווני בין קוגניציה וחרדה בכלל.
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
תמיכה כספית במחקר זה ניתנה על ידי תוכנית המחקר הפנימי של המכון הלאומי לבריאות הנפש, ZIAMH002798 (מזהה ClinicalTrial.gov: NCT00026559: פרוטוקול ID 01-M-0185).
Materials
| Biopac System | |||
| System | Biopac Systems Inc. | MP150 | 1, Psychophysiology monitoring hardware |
| TTL integration | Biopac Systems Inc. | STP100C | 1 |
| EDA | Biopac Systems Inc. | EDA100C | 1 |
| ECG | Biopac Systems Inc. | ECG100C | 1 |
| EMG | Biopac Systems Inc. | EMG100C | 1 |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Other Equipment | |||
| Breakout box | See Alternatives | Custom | 1 |
| Grass Signal Generator | Grass Instruments | SD9 | 1 |
| Shock device | Digitimer North America, LLC | DS7A | 1 |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Alternatives | |||
| Alternative to Breakout box | Cortech Solutions | SD-MS-TCPBNC | 1 |
| Alternative Grass Signal Generator | Digitimer North America, LLC | DG2A | 1 |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Audio Equipment | |||
| Headphones | Sennheiser Electronic GMBH & CO | HD-280 | 1 |
| Headphone Amplifier | Applied Research and Technology | AMP4 | 1 |
| Sound Pressure Level Meter | Hisgadget Inc | MS10 | 1 |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Electrodes and Leads from Biopac | |||
| EMG | Biopac Systems Inc. | EL254S | 2 |
| EMG stickers | Biopac Systems Inc. | ADD204 | 2 |
| Gel for EMG | Biopac Systems Inc. | GEL100 | 1 |
| ECG | Biopac Systems Inc. | LEAD110 | 2 |
| Shock | Biopac Systems Inc. | LEAD110 | 2 |
| ECG | Biopac Systems Inc. | LEAD110S-W | 1 |
| ECG | Biopac Systems Inc. | LEAD110S-R | 1 |
| Disposable electrodes | Biopac Systems Inc. | EL508 | 6 |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Software | |||
| Presentation | Neurobehavioral Systems | Version 18 | Referred to here as experimental software |
| Acknowledge | Biopac Systems Inc. | Version 4.2 | Referred to here as psychophysiology analysis software |
Referenzen
- Eysenck, M. W., Derakshan, N., Santos, R., Calvo, M. G. Anxiety and cognitive performance: attentional control theory. Emotion. 7 (2), 336-353 (2007).
- Balderston, N. L., Mathur, A., Adu-Brimpong, J., Hale, E. A., Ernst, M., Grillon, C. Effect of anxiety on behavioural pattern separation in humans. Cogn. Emot. 9931 (10), 1-11 (2015).
- Balderston, N. L., et al. Working memory maintenance is sufficient to reduce state anxiety. Psychophysiology. 53 (11), 1660-1668 (2016).
- Vytal, K. E., Cornwell, B. R., Arkin, N., Grillon, C. Describing the interplay between anxiety and cognition: From impaired performance under low cognitive load to reduced anxiety under high load. Psychophysiology. 49 (6), 842-852 (2012).
- Vytal, K. E., Cornwell, B. R., Letkiewicz, A. M., Arkin, N. E., Grillon, C. The complex interaction between anxiety and cognition: insight from spatial and verbal working memory. Front. Hum. Neurosci. 7, 93 (2013).
- Nelson, B. D., Hodges, A., Hajcak, G., Shankman, S. A. Anxiety sensitivity and the anticipation of predictable and unpredictable threat: Evidence from the startle response and event-related potentials. J. Anxiety Disord. 33, 62-71 (2015).
- Shankman, S. a., et al. A psychophysiological investigation of threat and reward sensitivity in individuals with panic disorder and/or major depressive disorder. J. Abnorm. Psychol. 122 (2), 322-338 (2013).
- Dunning, J. P., Deldonno, S., Hajcak, G. The effects of contextual threat and anxiety on affective startle modulation. Biol. Psychol. 94 (1), 130-135 (2013).
- Bradford, D. E., Starr, M. J., Shackman, A. J., Curtin, J. J. Empirically based comparisons of the reliability and validity of common quantification approaches for eyeblink startle potentiation in humans. Psychophysiology. 52 (12), 1669-1681 (2015).
- Kaye, J. T., Bradford, D. E., Curtin, J. J. Psychometric properties of startle and corrugator response in NPU, affective picture viewing, and resting state tasks. Psychophysiology. 53 (8), 1241-1255 (2016).
- Bradford, D. E., Kaye, J. T., Curtin, J. J. Not just noise: Individual differences in general startle reactivity predict startle response to uncertain and certain. Psychophysiology. 51 (5), 407-411 (2014).
- Grillon, C. Models and mechanisms of anxiety: Evidence from startle studies. Psychopharmacology (Berl). 199, 421-437 (2008).
- Grillon, C., Ameli, R., Goddard, A., Woods, S. W., Davis, M. Baseline and fear-potentiated startle in panic disorder patients. Biol. Psychiatry. 35 (7), 431-439 (1994).
- Morgan, C. a., Grillon, C., Southwick, S. M., Davis, M., Charney, D. S. Fear-potentiated startle in posttraumatic stress disorder. Biol. Psychiatry. 38 (6), 378-385 (1995).
- Robinson, O. J., Overstreet, C., Allen, P. S., Pine, D. S., Grillon, C. Acute tryptophan depletion increases translational indices of anxiety but not fear: serotonergic modulation of the bed nucleus of the stria terminalis?. Neuropsychopharmacology. 37 (8), 1963-1971 (2012).
- Bradford, D. E., Magruder, K. P., Korhumel, R. A., Curtin, J. J. Using the Threat Probability Task to Assess Anxiety and Fear During Uncertain and Certain Threat. J Vis Exp. (91), e51905 (2014).
- Schmitz, A., Grillon, C. Assessing fear and anxiety in humans using the threat of predictable and unpredictable aversive events (the NPU-threat test). Nat. Protoc. 7 (3), 527-532 (2012).
- Grillon, C., Ameli, R. Effects of threat of shock, shock electrode placement and darkness on startle. Int. J. Psychophysiol. 28 (3), 223-231 (1998).
- Grillon, C., Pellowski, M., Merikangas, K. R., Davis, M. Darkness facilitates the acoustic startle reflex in humans. Biol. Psychiatry. 42 (6), 453-460 (1997).
- Insel, T., Cuthbert, B. N., et al. Research Domain Criteria (RDoC): Toward a new classification framework for research on mental disorders. Am. J. Psychiatry. 167 (7), 748-751 (2010).
- Robinson, O. J., Vytal, K. E., Cornwell, B. R., Grillon, C. The impact of anxiety upon cognition: perspectives from human threat of shock studies. Front. Hum. Neurosci. 7, 203 (2013).
- Sternberg, S. High-speed scanning in human memory. Science. 153 (736), 652-654 (1966).
- Jaeggi, S. M., Buschkuehl, M., Perrig, W. J., Meier, B. The concurrent validity of the N-back task as a working memory measure. Memory. 18 (4), 394-412 (2010).
- Altamura, M., Elvevåg, B., et al. Dissociating the effects of Sternberg working memory demands in prefrontal cortex. Psychiatry Res. – Neuroimaging. 154 (2), 103-114 (2007).
- Spielberger, C. D. State-Trait Anxiety Inventory. Anxiety. 19 (650), 2009 (1987).
- Beck, A. T., Epstein, N., Brown, G., Steer, R. a. An inventory for measuring clinical anxiety: psychometric properties. J. Consult. Clin. Psychol. 56 (6), 893-897 (1988).
- Beck, A., Brown, G., Steer, R. BDI-II Manual. J. Health Psychol. 17 (6), (1996).
- Peterson, R. A., Heilbronner, R. L. The anxiety sensitivity index:. Construct validity and factor analytic structure. J. Anxiety Disord. 1 (2), 117-121 (1987).
- Sthle, L., Wold, S. Analysis of variance (ANOVA). Chemom. Intell. Lab. Syst. 6 (4), 259-272 (1989).
- Blumenthal, T. D., Cuthbert, B. N., Filion, D. L., Hackley, S., Lipp, O. V., Van Boxtel, A. Committee report: Guidelines for human startle eyeblink electromyographic studies. Psychophysiology. 42 (1), 1-15 (2005).
- Torrisi, S., et al. The Neural Basis of Improved Cognitive Performance by Threat of Shock. Soc. Cogn. Affect. Neurosci. 11 (11), 1677-1686 (2016).
- Robinson, O. J., Krimsky, M., Grillon, C. The impact of induced anxiety on response inhibition. Front. Hum. Neurosci. 7, 69 (2013).
- Owen, A. M., McMillan, K. M., Laird, A. R., Bullmore, E. N-back working memory paradigm: A meta-analysis of normative functional neuroimaging studies. Hum. Brain Mapp. 25 (1), 46-59 (2005).
- Bailey, J. E., Argyropoulos, S. V., Kendrick, A. H., Nutt, D. J. Behavioral and cardiovascular effects of 7.5% CO2 in human volunteers. Depress. Anxiety. 21 (1), 18-25 (2005).
- Thibodeau, M. A., Welch, P. G., Katz, J., Asmundson, G. J. G. Pain-related anxiety influences pain perception differently in men and women: A quantitative sensory test across thermal pain modalities. Pain. 154 (3), 419-426 (2013).
- Lamm, C., Pine, D. S., Fox, N. A. Impact of negative affectively charged stimuli and response style on cognitive-control-related neural activation: An ERP study. Brain Cogn. 83 (2), 234-243 (2013).
