Die Erforschung der neuronalen Mechanismen der Aware und Unkenntnis Angst Speicher mit fMRI
Summary
Eine Methodik, die neuronalen Mechanismen, die bewusst und unbewusst Gedächtnisprozesse Unterstützung während Angstkonditionierung untersuchen beschrieben. Diese Methode überwacht Blood Oxygen Level Dependent (BOLD) funktioneller Kernspintomographie, Hautleitfähigkeit und unbedingten Reiz Lebenserwartung bei Pawlowschen Angstkonditionierung um die neuronalen Korrelate von unterschiedlichen Speicher-Prozesse zu beurteilen.
Abstract
Pawlowsche Angstkonditionierung wird oft in Kombination mit der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRI) bei Menschen verwendet werden, um die neuronalen Substrate des assoziativen Lernens 1-5 zu untersuchen. In diesen Studien ist es wichtig, Verhaltensstörungen Beweis Klimaanlage sorgen, dass Unterschiede in der Hirnaktivität lernen Zusammenhang und korrelierte mit menschlichem Verhalten zu überprüfen.
Angstkonditionierung Studien oft zu überwachen autonomen Reaktionen (zB Hautleitfähigkeit, SCR) als Index für Lernen und Gedächtnis 6-8. Darüber hinaus können andere Verhaltensmaßnahmen liefern wertvolle Informationen über den Lernprozess und / oder andere kognitive Funktionen, die Konditionierung beeinflussen. Zum Beispiel haben die Auswirkungen unbedingten Reiz (UCS) Anwartschaften auf die Expression der konditionierte Reaktion (CR) und unbedingten Reaktion (UCR) ein interessantes Thema wurde in mehreren neueren Studien 9-14. SCR und UCS Lebenserwartung Maßnahmen haben vor kurzem in Verbindung mit fMRI verwendet worden, um die neuronalen Substrate bewusst und unbewusst Angst Lern-und Gedächtnisprozesse 15 zu untersuchen. Obwohl diese kognitiven Prozesse können zu einem gewissen Grad nach der Konditionierung Sitzung ausgewertet werden, können post-Konditionierung Einschätzungen nicht messen Erwartungen auf eine trial-to-probeweise und sind anfällig für Störungen und Vergessen, sowie andere Faktoren, die Ergebnisse verzerren können 16,17 .
Die Überwachung des autonomen und Verhaltensreaktionen gleichzeitig mit fMRI bietet einen Mechanismus, mit dem die neuronalen Substrate, die komplexen Zusammenhänge zwischen kognitiven Prozessen und Verhalten / autonome Reaktionen vermitteln beurteilt werden kann. Doch die Überwachung des autonomen und Verhaltensreaktionen in der MRT-Umgebung stellt eine Reihe von praktischen Problemen. Insbesondere 1) Standard-Verhaltens-und physiologische Überwachungseinrichtungen von eisenhaltigen Materialien, die nicht sicher in der Nähe des MRT-Scanner, 2 verwendet werden soll gebaut), wenn das Gerät außerhalb des MRT-Kammer platziert wird, kann das Kabel Projektion auf das Thema führen RF Lärm, produziert Artefakte im Gehirn Bilder, 3) Artefakte können in der Hautleitfähigkeit Signal Switching Gradienten während des Scannens, 4 hergestellt werden) die fMRI-Signal vom Motor verlangt von Verhaltensreaktionen produziert müssen möglicherweise von der Aktivität unterschieden werden in Bezug auf die kognitiven Prozesse von Interesse . Jede dieser Fragen kann mit Änderungen an der Konfiguration der physiologischen Überwachung und zusätzliche Verfahren der Datenanalyse zu lösen. Hier präsentieren wir eine Methode, um gleichzeitig zu überwachen autonomen und Verhaltensreaktionen während fMRI, und demonstrieren die Anwendung dieser Methoden, um bewusst und unbewusst Speicher Prozesse während Angstkonditionierung untersuchen.
Protocol
Discussion
Die Angstkonditionierung beschriebene Methodik hier bietet ein Mittel, um die neuronalen Mechanismen der bewusst und unbewusst Angst Speicher Prozesse zu untersuchen. Diese Methode nutzt die gleichzeitige Überwachung von Verhaltens-, vegetative und fMRI-Daten. Überwachung Verhaltensstörungen (dh UCS Lebenserwartung) und vegetative Reaktionen (zB SCR) ist eine kritische Komponente dieser Methode. UCS Lebenserwartung bietet die Möglichkeit, Kontingenz Bewusstsein beurteilen, während SCR bietet einen Index der CR Ausd…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Unterstützung durch die University of Alabama in Birmingham Faculty Development Grant Program.
Materials
| Equipment | Company | Item number |
| Integrated Functional Imaging System (IFIS-SA) | Invivo Corp., Orlando, FL | |
| Master Control Unit (located in the control room) Peripheral Interface Unit (located in the MRI chamber) Audio/Visual Display Unit (located in the MRI chamber), includes:
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| PHYSIOLOGICAL MONITORING SYSTEM | Biopac Systems, Inc., Goleta, CA | |
| Data Acquisition and Analysis System for Windows (MP150) Isolated Digital Interface (Digital Interface) Galvanic Skin Response (GSR) Amplifier MRI Cable/Filter System to Transducer Amplifier set, includes:
DB25 M/F ribbon cable Disposable radiotranslucent electrodes Carbon fiber leads |
MP150WSW STP100C EDA100C-MRI MECMRI-TRANS – MECMRI-1 – MRIRFIF – MECMRI-3 CBL110C EL508 LEAD108 |
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| JOYSTICK | Current Designs, Inc., Philadelphia, PA | |
| Legacy Joystick | HH-JOY-4 | |
| Legacy fORP Interface | FIU-005 |
References
- LaBar, K. S., Gatenby, J. C., Gore, J. C., LeDoux, J. E., Phelps, E. A. Human amygdala activation during conditioned fear acquisition and extinction: a mixed-trial fMRI study. Neuron. 20, 937-945 (1998).
- Buchel, C., Morris, J., Dolan, R. J., Friston, K. J. Brain systems mediating aversive conditioning: an event-related fMRI study. Neuron. 20, 947-957 (1998).
- Cheng, D. T., Knight, D. C., Smith, C. N., Stein, E. A., Helmstetter, F. J. Functional MRI of human amygdala activity during Pavlovian fear conditioning: stimulus processing versus response expression. Behav. Neurosci. 117, 3-10 (2003).
- Knight, D. C., Smith, C. N., Stein, E. A., Helmstetter, F. J. Functional MRI of human Pavlovian fear conditioning: patterns of activation as a function of learning. Neuroreport. 10, 3665-3670 (1999).
- Cheng, D. T., Knight, D. C., Smith, C. N., Helmstetter, F. J. Human amygdala activity during the expression of fear responses. Behav. Neurosci. 120, 1187-1195 (2006).
- Balderston, N. L., Helmstetter, F. J. Conditioning with masked stimuli affects the timecourse of skin conductance responses. Behav. Neurosci. 124, 478-489 (2010).
- Esteves, F., Parra, C., Dimberg, U., Ohman, A. Nonconscious associative learning: Pavlovian conditioning of skin conductance responses to masked fear-relevant facial stimuli. Psychophysiology. 31, 375-385 (1994).
- Cheng, D. T., Richards, J., Helmstetter, F. J. Activity in the human amygdala corresponds to early, rather than late period autonomic responses to a signal for shock. Learn. Mem. 14, 485-490 (2007).
- Knight, D. C., Nguyen, H. T., Bandettini, P. A. The role of the human amygdala in the production of conditioned fear responses. Neuroimage. 26, 1193-1200 (2005).
- Knight, D. C., Nguyen, H. T., Bandettini, P. A. The role of awareness in delay and trace fear conditioning in humans. Cogn. Affect. Behav. Neurosci. 6, 157-162 (2006).
- Schultz, D. H., Helmstetter, F. J. Classical conditioning of autonomic fear responses is independent of contingency awareness. J. Exp. Psychol. Anim. Behav. Process. 36, 495-500 (2010).
- Dunsmoor, J. E., Bandettini, P. A., Knight, D. C. Neural correlates of unconditioned response diminution during Pavlovian conditioning. Neuroimage. 40, 811-817 (2008).
- Katkin, E. S., Wiens, S., Ohman, A. Nonconscious fear conditioning, visceral perception, and the development of gut feelings. Psychol. Sci. 12, 366-370 (2001).
- Knight, D. C., Waters, N. S., King, M. K., Bandettini, P. A. Learning-related diminution of unconditioned SCR and fMRI signal responses. Neuroimage. 49, 843-848 (2010).
- Knight, D. C., Waters, N. S., Bandettini, P. A. Neural substrates of explicit and implicit fear memory. Neuroimage. 45, 208-214 (2009).
- Lovibond, P. F., Shanks, D. R. The role of awareness in Pavlovian conditioning: empirical evidence and theoretical implications. J. Exp. Psychol. Anim. Behav. Process. 28, 3-26 (2002).
- Hippocampus, . . 8, 620-626 (1998).
- Cox, R. W. AFNI: software for analysis and visualization of functional magnetic resonance neuroimages. Comput. Biomed. Res. 29, 162-173 (1996).
- Knight, D. C., Nguyen, H. T., Bandettini, P. A. Expression of conditional fear with and without awareness. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 100, 15280-15283 (2003).
- Bunce, S. C., Bernat, E., Wong, P. S., Shevrin, H. Further evidence for unconscious learning: preliminary support for the conditioning of facial EMG to subliminal stimuli. J. Psychiatr. Res. 33, 341-347 (1999).
- Kotze, H. F., Moller, A. T. Effect of auditory subliminal stimulation on GSR. Psychol. Rep. 67, 931-934 (1990).
- Miller, J. Threshold variability in subliminal perception experiments: fixed threshold estimates reduce power to detect subliminal effects. J. Exp. Psychol. Hum. Percept. Perform. 17, 841-851 (1991).
- Tabbert, K., Stark, R., Kirsch, P., Vaitl, D. Dissociation of neural responses and skin conductance reactions during fear conditioning with and without awareness of stimulus contingencies. Neuroimage. 32, 761-770 (2006).
