JoVE Journal > Behavior
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Resultados
Discussion
Divulgaciones
Acknowledgements
Materials
Referencias
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Comportamiento

צמצום חרדת המדינה באמצעות עבודה זיכרון תחזוקה

Published: July 19, 2017
doi:
10.3791/55727
, , , ,
1Section on Neurobiology of Fear and Anxiety, National Institute of Mental Health,National Institutes of Health (NIH)

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

כל המשתתפים נתנו הסכמה מדעת בכתב אושרה על ידי המכון הלאומי לבריאות הנפש (NIMH) משולב Neuroscience מוסדיים סקירה מועצת (IRB) ו קיבלו פיצוי על השתתפות. 1. הגדר את הציוד הערה: הגדר את הציוד כמתואר להלן (ראה איור 1 א ) 3 . בחדר הבקרה, להקים שני מחשבים, אחד לנהל את הניסוי, ואחד כדי לרשום את הנתונים הפיזיולוגיים. בחדר הנושא, להקים תקן 19 צג צג גביש נוזלי ומקלדת (או תיבת כפתור) כדי להציג גירויים למשתתף להקליט תגובות המשתתפים, בהתאמה. כדי להקליט את psychophysiology, לחבר את המחשב הקלטה לחומרה Psychophysiology ניטור באמצעות Ethernet למתאם USB. כדי לפצל את אותות הטרנזיסטור טרנזיסטור הטרנזיסטור (TTL) בין ההקלטה לביןגירוי משלוח חומרה, לחבר את היציאה המקבילית של המחשב הניסוי אל תיבת הפריצה באמצעות כבל סרט. כדי להעביר את האותות TTL לחומרה ניטור Psychophysiology, לחבר את תיבת הפריצה לחומרה באמצעות כבל סרט. כדי להעביר את הפולסים TTL לחומרה משלוח גירוי, לחבר את תיבת הפריצה גנרטור האות באמצעות כבל Bayonet Neill-Concelman (BNC). כדי ליצור אות בקרה עבור התקן ההלם, חבר את מחולל האותות להתקן ההלם באמצעות כבל BNC. הגדר את מחולל האות ואת מכשיר ההלם כדי לספק 100 ms, 200 הרץ הלם. ראה איור 1B ו- C עבור כל ההגדרות. 2. תוכנית הניסוי באמצעות תוכנה זמינה הערה: תוכנה neurobehavioral מערכות (להלן המכונה תוכנה ניסיונית, לראות את לוח החומרים ) שימש. שווה ערך אחרניתן להשתמש בתוכנה. תוכנית ארבעה שלבי בדיקה באמצעות הפרמטרים המתוארים להלן ואת קבצי קוד משלים בתנאי (ראה את קוד משלים לפרטים). עבור כל שלב, תוכנית 26 ניסויים. לחלק את הניסויים לתוך 4 בלוקים לסירוגין של איום ובטיחות, עם 6 ניסויים לכל בלוק. בתחילת כל משפט, להציג רמז המציין כמה מכתבים יוצגו עבור 2,000 ms כל אחד. לאחר האות, להציג את רצף אות קידוד עבור 2,500 ± 1,000 ms. בניסויים בעלי עומס נמוך, מופיעים 5 אותיות ברצף, בזה אחר זה. בניסויים בעלי עומס גבוה, מופיעים 8 אותיות ברצף, בזה אחר זה. תוכנית תקופת תחזוקה לאחר שלב קידוד עבור 9,000 ± 1,000 ms. בסוף תקופת התחזוקה, להציג תגובה מיידית 2,000 ms. הכן את תגובת ההנחיה להצגת אות בצד השמאלי ובנוסףBer בצד ימין של הצג, עם האות המייצגת מכתב מתוך רצף קידוד, ואת המספר המתייחס למיקום ברצף. מתחת למכתב ומספר, להציג את המילים "התאמה / אי התאמה", בהתייחסו אם המכתב תואמים או לא תואמים את מספר המיקום. תכננו את הניסוי כך שמחצית הניסויים יתאימו לחצי. השתמש בתיבה או בלוח המקשים כדי להקליט תגובות. להפריד את הניסויים על ידי מרווח intertrial משך זמן משתנה (ITI), אשר תלוי בעיתוי של האירועים בתוך המשפט כך שכל משפט הוא 23 שניות. השווה את משך הזמן של תקופות הקידוד, התחזוקה וה- ITI בכל הניסויים על-ידי בחירת משך זמן אקראי (ב- ms) בין התקרה לבין ערכי הרצפה עבור כל תקופה. לאזן את הניסויים כדי מחצית מהמשתתפים להתחיל בבלוק בטוח וחצי מהמשתתפים להתחיל בלוק איום. בכל ריצה,להציג בין 0 ל 2 pseudorandom זעזועים במהלך כל בלוק איום עבור סך של 3 מצגות הלם לרוץ. הקפד לכלול ניסוי נוסף (דמה) עבור כל הלם כדי להבטיח את אותו מספר של ניסויים כלולים את הבטוחה ואת חוסמת האיום. בתחילתו של כל ריצה, נוכח חמישה 40 התפרצויות ms של 103 dB רעש לבן (כמעט מיידית עליית / נפילה פעמים) על אוזניות כדי להרגיל את התגובה להבהיל. במהלך כל ריצה, להציג 3 מצגות של רעש לבן בתנאים הבאים כדי לחקור את תגובת ההלהב (ראה איור 3 ): בטוח לעומת איום, עומס נמוך לעומת עומס גבוה, ותחזוקה תקופה לעומת ITI. שטח בדיקות כך שהם מתרחשים עם מרווח interprobe מינימום של לפחות 17 s כדי למנוע את הרגולציה לטווח קצר של תגובת ההלהב. עבור ניסויים תקופת תחזוקה, בדיקות הנוכחי לא פחות מ 1 לאחר קיזוז של סדרת מכתבים. עבור ITI triאלס, בדיקות נוכחיות לא פחות מ 4 s לאחר קיזוז של תגובה מיידית. הגדר את הציוד לניטור פיזיולוגי באמצעות חבילת התוכנה המשויכת, בהתאם להוראות היצרן. 3. הפעל את הניסוי ליווי המשתתפים לחדר הלימוד. ניהול הסכמה מדעת. תן את המשתתפים מלאי חרדה מלאי Y-1 (STAI-Y1) 25 , מלאי חרדה בק (BAI) 26 , מלאי בדיכאון בק (BDI) 27 , ואת מדד רגישות חרדה (ASI) 28 למלא קודם הוראות משימה ולהגדיר. ליידע את המשתתפים כי הם יראו 2 סוגים של ניסויים יגיב ניסויים אלה על פי הפרטים הבאים. במהלך הניסויים בעומס נמוך, הנחה את המשתתפים לשמור סדרה של 5 אותיות בזיכרון שלהם בסדראשר הם מוצגים. במהלך הניסויים בעומס גבוה, הנחה את המשתתפים לשמור סדרה של 8 אותיות בזיכרון לפי הסדר שבו הם מוצגים. ליידע את המשתתפים כי, לאחר עיכוב, הם יתבקשו עם מכתב ומספר המתייחס המיקום ברצף. להנחות את המשתתפים כדי לציין אם האות ומספר המיקום תואמים או אינם תואמים את רצף הניסוי באמצעות מקש החץ שמאלה או ימינה, בהתאמה. ליידע את המשתתפים כי ניסויים תתרחש בתקופות של בטיחות תקופות של איום, כאשר הם בסיכון של קבלת זעזועים חשמליים מתונים בלתי צפויות על פרק כף היד. להודיע ​​למשתתפים כי הם ישמעו בדיקות אקוסטיות בהלה במהלך הניסוי, הן בתנאי הבטיחות והן בתנאי האיום. נקה וצרף אלקטרודות לכל משתתף, בהתבסס על התרשים באיור 2 . מקום tוו חד פעמי 11 מ"מ כסף כסף כסף כלוריד (Ag-AgCl) אלקטרודות על כף היד השמאלית, כ 2 ס"מ זה מזה, כדי לפקח על מוליכות העור. מקום שני חד פעמי 11 מ"מ Ag- AgCl אלקטרודות על פרק כף היד הפנימי של היד השמאלית, כ 3 ס"מ זה מזה, כדי לנהל את גירוי חשמלי. מקום חד פעמי 11 מ"מ אלקטרודות Ag-AgCl על החלק הפנימי של הזרוע השמאלית, בדיוק מעל המרפק, ואחד אלקטרודה חד פעמית רק תחת עצם הבריח הנכון כדי לפקח על קצב הלב. צרף שני 4 מ"מ Ag-AgCl כוס האלקטרודות בצד התחתון של שריר השמאלית oculi השמאלית כדי למדוד את התגובה להבהיל. אבטח את כל האלקטרודות עם קלטת ביו-רפואית. צרף מוביל האלקטרודות על כף היד וחבר אותם לערוץ EDA של חומרה ניטור Psychophysiology. צרף הפניות אל האלקטרודות על פרק היד וחבר אותן להתקן ההלם. צרף מוביל את האלקטרודות על הזרוע ואת עצם הבריח ו תקע אותם אניאל ערוץ ה – ECG של חומרת הניטור הפסיכו-פיזיולוגי. חבר את האלקטרודות כוס מחובר לשריר oculi Orbicularis לתוך האלקטרומיוגרפיה (EMG) ערוץ של חומרה Psychophysiology ניטור. הלם כיול. לפני תחילת הניסוי, יש המשתתפים שיעור סדרה של 100-ms גירויים חשמליים גירוי כדי לזהות את עוצמת העוצמה כי הוא לא נעים ולא נוח, אבל לא כואב. ניהול מצגת הסדרה (~ 5-10) של 100 MS גירוי זעזועים בפרק כף היד באמצעות חבילת תוכנה ניסיוני (ראה קבצים קוד משלים ואת טבלת חומרים ). לאחר כל מצגת, יש המשתתפים המשתתפים שיעור מילולי כל מצגת על סולם מ 1 (לא לא נוח בכלל) עד ​​10 (לא נוח אבל לא כואב). באמצעות סולם mA על מכשיר הלם, להגדיל בהדרגה את עוצמת ההלם ולהמשיך את sEries של גירויים עד נושא שיעורי גירוי כמו "10." רשום את ערך העוצמה בחבילת הפרטים של המשתתפים. הערה: במהלך המחקר, להציג את הזעזועים בעוצמה שנקבעה. כדי להתחיל את הניסוי, הזן את מספר הזיהוי של המשתתף, מצב האיזון ומספר הריצה לתוך תיבת ההפעלה, כפי שמתבקש על ידי תוכנת הניסוי. הערה: צור שני תנאים מאוזנים. האיזון הראשון יתחיל את הניסוי בבלוק של איום, והאיזון השני יתחיל את הניסוי בבלוק בטוח. ראה סעיף 2. לחץ על "התחל" על הקלטה psychophysiology ניטור. לחץ על "Enter" בתיבה תוכנת הניסוי כדי להתחיל את הניסוי. אפשר לנושא להשלים 4 ריצות של הניסוי. בקש מהמשתתף לבחור את מקש החץ שמאלה או ימינה אם האות ומספר המיקום תואמים או לא מתאימים למשפטרצף, בהתאמה (שלבים 3.7 ו -3.8). הערה: תוכנית כל אורך לרוץ האחרון בין 6 ו 7 דקות. תוכנית הזעזועים להיות מועבר פסאודו אקראי בין 0-2 פעמים / לרוץ. ראה סעיף 2. לאחר כל ריצה, יש לנו את הנושא באופן מילולי דרגת החרדה שלהם בסולם של 0 (לא חרדה) – 10 (חרדה מאוד) במהלך הבטוחה ואת איום חוסם של הריצה הם פשוט הושלמה. האם הנבדקים מדרגים את עוצמת הזעזועים המוצגים במהלך הריצה הקודמת על אותו סולם 0-10 המשמש בהליך הכיול הראשוני (סעיף 3.17). 4. לנתח את הביצועים הערה: נתח את נתוני הביצועים של משתתף יחיד באמצעות ההוראות הבאות. פתח את קובץ הפלט שנוצר מתוכנת הניסוי. כדי למנות את התשובות הנכונות על פני התנאים השונים, ראשית להפריד את הנתונים לתוך בטוח לעומת איום עומס נמוך לעומתלנו עומס גבוה להניב 4 תנאים ייחודיים של נתוני התגובה. לספור את הניסויים הנכונים עבור כל אחד 4 התנאים לחלק את המספר הזה על ידי המספר הכולל של ניסויים בכל מצב. לממוצע זמן התגובה על פני התנאים השונים, הפרדו את הנתונים כמו בשלב 4.1.1. סיכום כל זמני התגובה עבור כל תנאי לחלק את המספר הזה על ידי מספר הניסויים בכל מצב. הערה: השמיט ניסויים הכוללים מצגת בהלם, כפי שמצוין בפלט התוכנה הניסיונית. ברמה קבוצתית, לבצע 2 (בטוח לעומת איום) x 2 (עומס נמוך לעומת עומס גבוה) ANOVA על פני נושאים כדי לזהות הבדלים בביצועים התנהגותיים וזמני תגובה 29 . 5. לנתח את ההמולה הכן את נתוני EMG גלם לניתוח באמצעות תוכנת ניתוח psychophysiology 30 . ראה איור 4 א . בחר "המרה" >> מסננים דיגיטליות >> FIR >> Bandpass מניתוח psychophysiology תוכנה להחיל מסנן bandpass דיגיטלי (30-300 HZ passband), החלקה של ערוץ EMG גלם (ראה איור 4 ב ). בחר ניתוח >> Electromyography >> נגזר ממוצע EMT Rectified מניתוח Psychophysiology תוכנה כדי לתקן את האות EMG מוחלק באמצעות ממוצע חלון זמן של 20 אלפיות השנייה (ראה איור 4 ג ). בחר ניתוח >> Stim-Response >> קלט דיגיטלי לאירועים Stim מניתוח psychophysiology תוכנה לתייג את האירועים גירוי התואמות את התשומות הדיגיטליות עבור כל סוג ניסוי. הערה: לדוגמה, סוגי הניסוי כוללים בטיחות לעומת איום, עומס נמוך לעומת עומס גבוה ותקופת תחזוקה לעומת תקופת ה- ITI. לחלץ את גודל הבהוב סביב כל אירוע גירוי 30. בחר ניתוח >> Stim-Response >> ניתוח Stim-Response וציין את הממוצע של ערוץ ( כלומר, מספר הערוץ המתאים EMG מעובד) מניתוח psychophysiology ניתוח כדי לחלץ את פעילות הבסיס הממוצע בחלון קבוע של -50 ל 0 ms לפני תחילת הרעש הלבן. בחר ניתוח >> Stim-Response >> ניתוח Stim- תגובה וציין את מקס של ערוץ ( כלומר, מספר הערוץ המתאים EMG מעובד) מניתוח psychophysiology ניתוח כדי לזהות את תחילת למצמץ שיא בחלון קבוע של 20 ל 100 ms לאחר תחילת רעש לבן. לא לכלול ניסויים עם רעש מוגזם בערוץ EMG 30 . הערה: יש להבחין בין התגובות האקוסטיות להבהלה באופן אמין לבין פעילות מוגברת של EMG ברקע או מקורות זיהום אחרים ( למשל, ממצא תנועה או כרךנורות לא ספורטיביות וספונטניות מיד לפני בדיקות השמיעה; ראה איור 4 ד ). לנתח את המשפט על ידי ניסיון להבהב תגובות באמצעות תוכנה גיליון אלקטרוני סטנדרטי. לנרמל את הגודל למצמץ לתוך z- ציונים (אופציונלי). להמיר את ציוני z ל t- ציונים לניתוח נוסף (t = 10x + 50, אופציונלי). ממוצע t- ציונים ו / או ציונים גלם על פני ניסויים עבור כל סוג ניסוי ולחשב את APS (איום לעומת בטוח) עבור כל תנאי ( למשל, עומס נמוך לעומת עומס גבוה תקופת תחזוקה לעומת התקופה ITI). ברמה קבוצתית, לבצע 2 (בטוח לעומת איום) x 2 (תקופת תחזוקה לעומת ITI) ANOVA על פני נושאים כדי לזהות את ההשפעה של תחזוקת WM על APS. 6. נתח את נתוני הדוח העצמי ממוצע דירוגים חרדה פני פועל עבור בטוח ותנאי האיום. ברמת הקבוצה, לבצע threaT לעומת בטוח t- מבחן כדי לקבוע את האפקטיביות של מניפולציה האיום.

Representative Results

פרוטוקול זה מניב שלושה סוגי נתונים עיקריים: דיוק, RT ו- APS. עבור דיוק RT, פרוטוקול זה כולל שני מניפולציות ניסיוני, איום לטעון. לדיוק, תוצאות אופייניות מציגות אפקט עיקרי של עומס, אך אין להן השפעה עיקרית של איום ואינטראקציה של עומס על-ידי איום (ניסויים (F (1,18) = 84.34, p <0.01, ראה איור 5 ). (R = 1,18) = 19.49, p <0.01) והאיום (F (1,18) = 8.03 , P = 0.01), אך אין אינטראקציה של עומס על ידי איום (ראה איור ) .6 נושאים מציגים בדרך כלל מהירים יותר במהלך ניסויים בעלי עומס נמוך מאשר בניסויים בעלי עומסים גבוהים וב – RTs מהיר יותר במהלך בלוקים של איומים מאשר במהלך בלוקים בטוחים. פרוטוקול זה כולל גם שני מניפולציות ניסיוני עבור APS: לטעון ולהתחיל עית. תוצאות אופייניות מראות אינטראקציה של עומס על ידי תזמון (F (1,18) = 16.63, p <0.01, ראה איור 7 ). הנבדקים מראים בדרך כלל APS גדול יותר משמעותית במהלך ניסויי עומס נמוך לעומת עומסים גבוהים, אך רק כאשר בדיקת ההילוכים נמסרת במהלך תקופת התחזוקה (MNT), תקופת התחזוקה: t (18) = 3.92; p <0.01; ITI: p> 0.05; D = 0.72). יש לציין כי, כי סטטיסטיקה סטטיסטית יכול להשתנות ממחקר כדי ללמוד, חשוב לשכפל את ההשפעות הללו. לאחר ניסוי זה, נמצאה ירידה עקבית ב- APS כפונקציה של קושי במשימה. ממצא זה נצפה במשימה מילולית של N-back (3-back> 0-back d (25) = 2.2) 4 , פרדיגמת ה- Sternberg WM (ראה לעיל, d (18) = 0.72; לשכפול, ראה ניסוי 1 . Balderston ואח 2016 3; עומס גבוה> עומס נמוך, ד (18) = 0.44), וגם משימת הכרת תמונה מורכבת (תחזור> קידוד, ד (21) = 0.47)Ef "> 2. עם זאת, יש לציין כי התוצאה הסופית עשויה להיות מונעת בין השאר על ידי הרגלה. למרות שקשה לקבוע את המצב הרגשי הסובייקטיבי של כל אדם במהלך כל ניסוי, ניתן להשתמש בנתוני דוח עצמי כדי לקבוע את היעילות של מניעת החרדה וכמדד הבדל אישי. לכן, חשוב להעריך את המצב הרגשי של הנושא לפני הניסוי באמצעות שאלונים סטנדרטיים כדי לחקור את החרדה של הנושא במהלך הניסוי. תוצאות אופייניות מראות דירוגים גבוהים יותר של חרדה במהלך בלוקי האיום מאשר במהלך הבלוקים הבטוחים; T (18) = 8.85; P <0.001. איור 1: סכמטי של הגדרת ציוד אופיינית. ( א ) להשתמש נפרד comput Ers לנהל את המשימה ולהקליט אותות פיזיולוגיים מן הנושא. סנכרן אירועים עם חומרה ניטור psychophysiology ואת מכשיר הלם דרך היציאה המקביל של המחשב הניסוי. ממסר את האותות הפיזיולוגיים של החומרה ניטור פסיכופיזיולוגיה למחשב הרכישה באמצעות כבל Ethernet. להעביר את ההלם לנושא באמצעות מכשיר הלם, אשר נשלט על ידי מחולל אות מופעלות על ידי המחשב המשימה. לספק את הרעש הלבן לנושא באמצעות כרטיס הקול של המחשב המשימה להקליט את עקבות באמצעות חומרה ניטור Psychophysiology. ( B ) הגדרות נדרשות עבור מחולל האותות. ( C ) הגדרות נדרשות עבור התקן ההלם. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו. Gimg "src =" / files / ftp_upload / 55727 / 55727fig2.jpg "/> איור 2: סכמטי של הגדרת נושא אופיינית. צרף אלקטרודות כדי לספק את ההלם של הנושא הלא דומיננטי של הנושא. צרף אלקטרודות כדי למדוד את מוליכות העור על כף היד הלא דומיננטי של הנושא. צרף אלקטרודות למדוד electromyography מתחת לעין ימין, מעל שריר oculi orbicularis. צרף אלקטרודות למדוד אלקטרוקרדיוגרפיה על bicep השמאלי של הנושא ואת עצם הבריח הימנית. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו. איור 3: סכמטי של עיצוב ניסיוני אופייני. להציג את הנושאים עם סדרה של אותיות ואחריו תקופת תחזוקה קצרה תגובה הפקודה. במהלך הנשף תגובה Pt, להציג את הנושאים עם מכתב (מתוך הסדרה) ומספר. להנחות את הנושאים כדי לציין אם המספר תואם את המיקום של אות היעד בסדרה הקודמת. בדיקות הנוכחי להבהיר במהלך כל ניסוי, גם במהלך תקופת התחזוקה או מרווח intertrial (ITI). אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו. איור 4: דוגמה EMG עקבות בעקבות בדיקה רעש לבן. ( א ) גלם EMG עקבות. ( ב ) EMG עקבות bandpass מסוננים ב 30 עד 500 הרץ. ( C ) EMG עקבות כי כבר מסוננים וגם לתקן באמצעות קבוע 20 ms. ( D ) עקבות EMG גולמי מניסוי מזוהם על ידי רעש הבסיס.Iles / ftp_upload / 55727 / 55727fig4large.jpg "target =" _ blank "> אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו. איור 5: תוצאות זמן תגובה טיפוסי (RT). הנבדקים בדרך כלל מהירים יותר במהלך ניסויים בעלי עומס נמוך מאשר במהלך ניסויים בעלי עומס גבוה. נושאים הם גם בדרך כלל מהר יותר תחת איום של הלם. ברים מייצגים את הממוצע ± SEM. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו. איור 6: תוצאות טיפוסי של חרדה אופיינית (APS). כאשר ההמולה נבדקת במהלך תקופת התחזוקה (MNT), הנבדקים בדרך כלל מראים עוצמה גדולה יותרIation על עומס נמוך לעומת ניסויים לטעון גבוה. עם זאת, האפקט הזה אינו מחזיק כאשר ההמולה נבדקת במהלך ה- ITI. ברים מייצגים את הממוצע ± SEM. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו. איור 7: דיוק אופייני (אחוזים (%) נכון) תוצאות. הנבדקים הם בדרך כלל מדויקים יותר במהלך ניסויים לטעון נמוך מאשר ניסויים לטעון גבוה; עם זאת, הביצועים אינם נוטים להשתנות כפונקציה של איום של הלם. ברים מייצגים את הממוצע ± SEM. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו. קוד משלים קבצים: Wav fiLe עבור מצגת רעש לבן (40ms_wn.wav.) אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה. קוד הכרחי להגדרת פרמטרים חומרה עבור תוכנה ניסיונית (Sternberg_threat_v5.exp.) אנא לחץ כאן כדי להוריד את הקובץ. קוד הנחוץ להפעלת הניסוי (Sternberg_threat_v5.sce.). לחץ כאן להורדת הקובץ.

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.

Divulgaciones

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
DOWNLOAD MATERIALS LIST

Referencias

  1. Eysenck, M. W., Derakshan, N., Santos, R., Calvo, M. G. Anxiety and cognitive performance: attentional control theory. Emotion. 7 (2), 336-353 (2007).
  2. 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).
  3. Balderston, N. L., et al. Working memory maintenance is sufficient to reduce state anxiety. Psychophysiology. 53 (11), 1660-1668 (2016).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. Grillon, C. Models and mechanisms of anxiety: Evidence from startle studies. Psychopharmacology (Berl). 199, 421-437 (2008).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. Grillon, C., Ameli, R. Effects of threat of shock, shock electrode placement and darkness on startle. Int. J. Psychophysiol. 28 (3), 223-231 (1998).
  19. Grillon, C., Pellowski, M., Merikangas, K. R., Davis, M. Darkness facilitates the acoustic startle reflex in humans. Biol. Psychiatry. 42 (6), 453-460 (1997).
  20. 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).
  21. 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).
  22. Sternberg, S. High-speed scanning in human memory. Science. 153 (736), 652-654 (1966).
  23. 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).
  24. 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).
  25. Spielberger, C. D. State-Trait Anxiety Inventory. Anxiety. 19 (650), 2009 (1987).
  26. 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).
  27. Beck, A., Brown, G., Steer, R. BDI-II Manual. J. Health Psychol. 17 (6), (1996).
  28. Peterson, R. A., Heilbronner, R. L. The anxiety sensitivity index:. Construct validity and factor analytic structure. J. Anxiety Disord. 1 (2), 117-121 (1987).
  29. Sthle, L., Wold, S. Analysis of variance (ANOVA). Chemom. Intell. Lab. Syst. 6 (4), 259-272 (1989).
  30. 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).
  31. Torrisi, S., et al. The Neural Basis of Improved Cognitive Performance by Threat of Shock. Soc. Cogn. Affect. Neurosci. 11 (11), 1677-1686 (2016).
  32. Robinson, O. J., Krimsky, M., Grillon, C. The impact of induced anxiety on response inhibition. Front. Hum. Neurosci. 7, 69 (2013).
  33. 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).
  34. 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).
  35. 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).
  36. 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).

Tags

Working MemoryAnxietySternberg Working Memory TaskThreat Of Shock ParadigmSkin ConductanceHeart RateStartle ResponseEMGShock Calibration

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Citar este artículo
Balderston, N. L., Hsiung, A., Liu, J., Ernst, M., Grillon, C. Reducing State Anxiety Using Working Memory Maintenance. J. Vis. Exp. (125), e55727, doi:10.3791/55727 (2017).
Descargar cita
Reimpresiones y permisos

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image