Conditionnement de la peur humaine, à l'immersion en 3 dimensions pleine réalité virtuelle

Stimuli A. et conception de la tâche 1. Conception générale. Nous avons examiné les influences contextuelles sur l'acquisition de la peur et la conservation de la mémoire sur deux jours. Cette conception est en parallèle avec des études chez les rongeurs qui tiennent compte de la consolidation des processus neurobiologiques de formation de la mémoire à long terme 3 et contingences du monde réel dans lequel la peur qui est appris à une distance temporelle de la thérapie et la ré-exposition des expériences. Dynamique stimuli conditionnés (CS) (serpents et des araignées mouvement) ont été rencontrées dans un environnement entièrement virtuel immersif connu comme environnement virtuel immersif de Duke (plongée), et ont été conditionnellement jumelé avec la présentation de la stimulation au poignet électrique. Une procédure de conditionnement différentiel de la peur a été employé utilisant la réponse conductance de la peau (RCS) comme une mesure dépend de la peur. Ici nous démontrons peur conditionnée et la mémorisation ultérieure qui a été testé pendant deux jours à la plongée en bonne santé 26 participants hommes et femmes, de 18-30 ans old à l'Université Duke. Ce protocole a été approuvé et en conformité avec les normes de Duke University CISR. 2. Participant mis en place en plongée. La plongée est un entièrement clos, à six faces, 3m x 3m x 3m, rétro-projetée de réalité virtuelle (VR) environnement. La plongée est situé dans un cube construit spécialement 30ft (Control Room (VisRoom), figure 1) dans le centre d'ingénierie interdisciplinaire, de médecine et des sciences appliquées de l'Université Duke. Conditionnement de la peur dans la plongée a été effectuée comme décrit ci-dessus. Les participants étaient assis dans le centre de la plongée vers l'avant avec la tête de suivi sur les lunettes 3-D. Les participants sont pris sur un fixe "promenade virtuelle à travers l'environnement désignés lors de chaque phase d'apprentissage où les serpents et les araignées virtuelles sont rencontrés. Ces contraintes posturales ont été faites pour éviter le vertige, le compte de la variabilité de la hauteur, le contrôle pour le montant de leur contexte et de l'exposition de relance entre les participants, et de s'assurer que l'affichage visuel est mis à jour selon le mouvement réaliste des participants par le scénario. 3. Procédure de conditionnement discrimination. Une procédure de discrimination a été employée, dans lequel la présentation visuelle d'un CS est partiellement renforcée (taux de 40% de renfort) par un stimulus co-terminaison électrique, le stimulus inconditionnel (US) pendant la phase d'acquisition. Les participants ont été assignés à l'une des deux conditions: l'acquisition peur de serpents virtuel ou d'araignées virtuelles. Les stimuli renforcés jumelé avec les Etats-Unis sont considérés comme des «CS + tandis que les autres stimulus visuel" CS-"est explicitement non appariés comme un contrôle. Les + CS et CS-ont été assignés aléatoirement et contrebalancé entre les groupes. 4. Stimuli conditionnés. Les stimuli étaient des serpents et des araignées dynamiques qui, individuellement, apparaissent dans le milieu et le centre de l'écran avant de la plonger pendant une durée de 4 sec. Cette co-produit avec un stimulus auditif de signalisation l'apparence d'un serpent ou une araignée à alerter le participant à la présence d'un nouveau stimulus dans l'environnement (hochet ou son de frappe, respectivement). La scène virtuelle avec les araignées serpents ont été créés à l'aide ad logiciel d'animation Maya et importés dans le logiciel Virtools (Virtool SA, la société du comportement, Paris, France) pour la visualisation à la plongée. 5. Stimuli inconditionné. La stimulation électrique a été ajusté avant le début de l'expérience selon le niveau de tolérance de chaque sujet afin de faciliter les comparaisons de groupe et d'éliminer les influences confondantes de l'ensemble des différences de niveau d'éveil dans les groupes 4, 5. Le niveau de stimulation a été choisi par chaque participant à sa perception de «très gênant mais pas douloureux en utilisant une procédure d'escalier ascendant. La tension était initialement fixé à un faible niveau de 30 V et une augmentation par paliers de 5 V jusqu'à ce que les participants ont indiqué que leur niveau de tolérance a été atteint sans induire la douleur stimulation (200 msec livré à 30-50 Hz) a été administré au cours de la voie transcutanée du nerf médian du poignet des participants dominante par un trouble bipolaire de surface d'électrode de stimulation (21 mm écartement des électrodes:. Grass-Telefactor Modèle FE 10S2, West Warwick, RI). Le conduit d'électrodes ont été garantis par une sangle en caoutchouc et étaient attachés à une herbe-Telefactor SD-9 stimulateur via conduit câble coaxial qui ont été blindé et mis à travers un filtre radiofréquence. Un gel à base saline (Sigma Gel: Laboratoires Parker, Fairfield, NJ) a été utilisé comme un conducteur électrolytique (voir Figure 2) Les participants ont été informés que toutes les impulsions seraient livrés à la même intensité.. 6. Phases de formation. L'expérience décrite ici a été réalisée en deux séances avec un retard de 24 heures. Pendant les sapinssession de t, la période d'habituation initiale consistait en quatre épreuves de chaque type CS vu dans un fond gris en 3-D immersion totale, mais présentés sans le renforcement ou le monde virtuel dans lequel la formation ou l'essai a eu lieu. Cette phase a permis d'acclimatation à l'environnement expérimental à la plongée et de la réduction d'orienter les réponses aux stimuli conditionnés. Immédiatement après la phase d'habituation, la phase d'acquisition peur se composait de 16 mélangés essais de chaque type CS, dans laquelle le CS-est présenté seul et 5 des 16 essais + CS sont renforcés. Environ 24 heures plus tard, le test de rétention de la mémoire et la formation d'extinction s'est produite. Cette phase se composait de 16 essais de chaque type CS sans américaine, dans un contexte virtuel qui a été soit le même ou différent du contexte d'acquisition peur (contrebalancée travers participants). Un cadre a été un environnement intérieur (intérieur d'un appartement, meublé Contexte A) et le contexte d'autres était un environnement extérieur (scène de quartier, B contexte). Les sujets ont été assignés au hasard à un groupe expérimental, qui a déterminé l'ordre de présentation sur le contexte Jours 1 et 2. Ils ont été soit attribué à la condition même contexte (AA ou BB) ou une condition Maj contexte (AB ou BA). La longueur du chemin et les cours ont été appariés pour la cohérence entre les mondes virtuels, comme l'étaient le nombre et le placement des objets / stimuli dans les différents environnements. 7. Paramètres expérimentaux. L'intervalle entre les essais était de 14 ± 2 sec. La séquence des CS a été pseudo-aléatoire, soumis à la contrainte que pas plus de 2 essais de la même CS se produisent consécutivement (pour éviter les inductions de confusion de l'anxiété et l'espérance de l'état cognitif). Renforcement partiel (40%) de la CS + a été utilisé pour retarder l'extinction rapide qui se produit normalement dans la suite les participants humains à 100% CS + 6,7 renfort. En outre, le renforcement partielle fournit une éventualité plus réaliste de conditionnement dans la mesure où des événements aversifs ne surviennent pas toujours suite à un stimulus redouté. 8. Instructions de travail. Avant chaque phase expérimentale, les participants ont été informés sur les caractéristiques de conception suivantes: ils rencontrent des serpents et des araignées animées dans l'environnement virtuel, ils seraient guidées par l'environnement dans une promenade virtuelle le long d'un chemin fixe, et ils peuvent recevoir la stimulation électrique sur le le poignet au niveau qui a été mis en avant conditionnement, à tout moment pendant l'étude. Ils ont été chargés de faire face directement à l'avant et participer à des images de serpents et d'araignées présentée dans le centre de l'écran avant, et a rappelé qu'il n'avait aucun contrôle sur leur propre mouvement à travers le monde ou la survenue d'une stimulation électrique. Ils ont également été informés qu'ils pouvaient terminer l'étude à tout moment sans pénalité pour eux. B. Mesures psychophysiologiques 1. Collecte des données. RCS a été utilisé comme mesure dépendante de la peur, comme décrit précédemment 4, 6. RCS a été enregistré via un système de surveillance psychophysiologiques (BIOPAC Systems, à Santa Barbara, Californie). RCS a été contrôlé à partir d'argent-argent disques électrodes de chlorure attachés par des sangles velcro pour les phalanges milieu de la 1ère et 2ème doigts de la main non dominante. Un gel à base saline (Sigma Gel) a été utilisée comme un électrolyte conducteur. Les sujets ont été priés de rester la main toujours pour éviter les artefacts de mouvement de l'électrode d'enregistrement RCS. Conduit atteint le système d'enregistrement BIOPAC physiologiques qui se trouve juste en dehors de la plongée dans la salle de contrôle. Le système BIOPAC se synchronise avec l'ordinateur exécutant le logiciel de présentation de relance Virtools. La figure 1 illustre un participant à la plongée, plongée dans A. Contexte La technique mis en place de l'ordinateur de contrôle (Virtools et la génération de script), BIOPAC (RCS), et stimulateur électrique sont illustrés dans la Figure 2. Conductance de la peau a été échantillonné à 200 Hz, amplifié, et stockés pour une analyse hors-ligne en utilisant le logiciel AcqKnowledge (BIOPAC Systems, à Santa Barbara, Californie). Virtools logiciel de contrôle de la présentation du stimulus et déclenche le générateur de choc à travers une de National Instruments DIO-24 cartes d'acquisition de données (Austin, TX). Les formes d'ondes enregistrées sont filtrés à l'aide passe-bas d'une fenêtre de Blackman (fréquence de coupure = 31 Hz) et lissés sur trois points de données successifs. Amplitudes peau de conductance de réponse étaient de temps enfermé à l'apparition de chaque parent CS et américaine à la base pré-stimulus pour obtenir une mesure dépend de la peur conditionnée et inconditionnée, respectivement 4-6, 8. Pour être inclus dans l'analyse des données, les critères suivants ont été établis: la latence = 1 – 4 s, durée = 0,5 – 5 s, et l'amplitude minimale = 0,02 micro-Siemens (pS). Les réponses qui ne répondent pas à ces critères sont notés de zéro. 2. Analysest de RCS. Parce RCS données sont en général asymétriques vers zéro, les données ont été la racine carrée transformée avant d'analyse statistique pour atteindre une distribution normale. Les données de chaque type CS (serpents ou des araignées virtuelles) ont été regroupées en «début» et «fin» des blocs d'essai de chaque phase, que l'apprentissage varie généralement dans le temps au sein de chaque phase d'apprentissage. Répétée analyses de variance à mesures (ANOVA) ont été utilisés pour calculer les différences de groupe dans conditionnée réponses conductance de la peau en fonction de la phase d'apprentissage et de type CS que dans les variables sujets (acquisition tardive (CS +, CS-), l'extinction précoce ou tardif (CS +, CS -) et l'affectation de contexte (même ou Maj) comme variables inter-sujets de données ont été normalisées en divisant les valeurs réponse conditionnée à chaque essai par la réponse de chaque participants américains au maximum propres à la stimulation du poignet (sur tout le procès) pour tenir compte des variations individuelles. à répondre et à exclure les non-répondeurs (les individus qui montrent thyristors peu ou pas). Pour la visualisation des données dans la figure 3 scores RCS différentiels ont été calculés comme un indice de l'apprentissage en soustrayant les réponses aux blocs d'essai CS-de ceux de CS + à travers. Selon cette mesure, les scores de différence de zéro reflètent pas l'apprentissage, tandis que les scores de différence supérieure à zéro reflètent l'apprentissage d'une réaction de peur. Cependant, pour déterminer statistiquement le maintien de la peur contextuelle comme le montre la figure 3, un t de Student-test a été calculée sur des valeurs RCS au le + CS et CS-au extinction tôt le jour 2 en fonction de la manipulation du contexte (même contexte vs Maj contexte comme une analyse inter-groupes). C. Description du système Hardware Le système de Duke University DiVE est basé sur la réalité virtuelle projetée «caverne» de conception 9. Le système DIVE est de 3 mx 3 mx 3 m salle où tous les 6 "murs" (4 murs, le plafond et le plancher) montrent des images d'ordinateur stéréographique par projection arrière. Chaque mur est un projecteur DLP (Christie Mirage S numérique 2 K, fonctionnant à 1056×1056 @ 110 Hz 10) qui à son tour est contrôlé par un ordinateur dédié rendent (Windows XP dual core 2,0 GHz avec NVIDIA Quadro G-3000FX cartes graphiques). Un mur diapositives ouvert pour permettre l'accès dans et hors de la plongée. Le 6 ordinateurs rendent sont contrôlés par un ordinateur maître qui communique au système de suivi (Intersense EST-900 11), contrôle le système de son, et envoie une impulsion via le port parallèle au système de choc électrique. Le système de suivi offre l'emplacement 3D et des informations d'orientation pour la tête du participant et les positions des mains. Active Vision stéréographique est fournie à travers le liquide lunettes à obturateur à cristaux (CrystalEyes 3 12). Les sept ordinateurs (6 ordinateurs et de rendre l'ordinateur maître) sont synchronisées sur les limites de trame d'image à travers le genlock (G-Sync) la capacité des cartes graphiques nVidia. Description du logiciel D. Le conditionnement de la peur et les contextes des tests de rétention pour cette expérience se compose de deux différents mondes virtuels à travers laquelle les participants sont amenés à une visite guidée. Les mondes virtuels ont été modélisés en utilisant le paquet modélisation 3D Maya 13. La navigation est limitée à un chemin fixe qui est identique dans tous les mondes virtuels. Mouvement le long de cette voie est contrôlée par le système Virtools logiciels 14. Virtools est un moteur de jeu conçu principalement pour un bureau ou sur le Web expérience. Grâce à l'extension VRPack de Virtools, les mondes virtuels sont projetés dans la plongée. Virtools communique avec le système de suivi à travers le réseau périphérique (Virtual Reality VRPN 15), une librairie open source. VRPN enregistre l'emplacement des participants tête et la main et l'orientation ainsi que des informations appuyez sur le bouton. Virtools utilise les informations de suivi social pour rendre la scène 3D à la bonne perspective pour le participant. Figure 1. Schéma de la salle de contrôle (VisRoom) et le cube de plonger avec un participant humaine visualisation d'une scène virtuelle. Figure 2. Schéma d'un participant avec des électrodes conductance de la peau sur la main gauche mesurant les réponses tonique et phasique à des stimuli. Électrique des électrodes stimulateur sont sur le poignet droit. BIOPAC recueille des données physiologiques via Reconnaître un logiciel sur un ordinateur portable. Les codes sont envoyés par la CVMO de l'ordinateur de bureau où le logiciel Virtools génère des scripts de réalité virtuelle projetée dans la plongée. Figure 3. Comparaison de l'acquisition de la peur et de l'extinction en plongée et en laboratoire. Réponse conductance différentielle peau (RCS) + / – SEM dans les participants conditionné et retesté 24 heures plus tard dans le travailRéalité virtuelle ou ratoire (plongée). Graphique illustre l'acquisition peur équivalent et l'extinction dans les participants à la plongée et des études de laboratoire. Même contexte (n = 12) les tests le jour 2 des rendements plonger plus robustes rétention de la mémoire par rapport à la peur contexte décalé (n = 14) mesurée par RCS à CS +, à nos participants de plongée mais pas dans nos participants de laboratoire, * p = 0,05 .