התניית פחד האדם שנערך מציאות שליטת טבילה 3-Dimensional וירטואלי
Summary
הפרדיגמה הקלאסית מיזוג פחד הותאם עבור המשתתפים האדם בסביבה מציאות וירטואלית לחלוטין immersive. באמצעות פרדיגמה אפליה, פחד מותנה, אות וזיכרון שימור הקשר, הכחדה נמדדה עם תגובה מוליכות העור כדי נחשים ועכבישים וירטואלי דינמי (גירויים מותנים) בשני הקשרים שונים וירטואלית.
Abstract
מיזוג הפחד הוא פרדיגמה בשימוש נרחב במחקר הלא אנושית חיה כדי לחקור את המנגנונים העצביים הבסיסיים פחד וחרדה. האתגר העיקרי בניהול מחקרים מיזוג בבני אדם הוא היכולת לתפעל חזק או לדמות את הקשרים סביבתיים הקשורים להתנהגות רגשית מותנית. בהקשר זה, טכנולוגיה וירטואלית (VR) המציאות היא כלי מבטיח. עם זאת, התאמת הטכנולוגיה הזאת כדי לענות על האילוצים הניסוי דורש התאמות מיוחדות. כאן אנו לטפל בבעיות מתודולוגיות מעורב בעת ביצוע מיזוג פחד בסביבת מציאות מדומה לחלוטין immersive 6 צדדית ובהווה מיזוג נתונים פחד.
בעולם האמיתי, אירועים טראומתיים מתרחשים בסביבות מורכבות אשר בנויים רמזים רבים, העוסקים בכל שיטות החושית שלנו. לדוגמה, רמזים שיוצרים את תצורת הסביבה לכלול לא רק אלמנטים ויזואליים, אך שמיעתי, ריח, מישוש ואת אפילו. במחקרים של בעלי חיים מכרסמים מיזוג פחד שקועים לחלוטין בהקשר זה עשיר עם רומן, רמזים חזותיים מישוש ואת חוש הריח. עם זאת, בדיקות מעבדה הסטנדרטי של מיזוג פחד בבני אדם מתנהלים בדרך כלל בחדר ייחוד מול מסך מחשב שטוח או 2D ולא לשכפל את המורכבות של התנסויות בעולם האמיתי. מצד שני, המגבלה העיקרית של מחקרים קליניים שמטרתה צמצום (כיבוי) פחד ומניעת הישנות בהפרעות חרדה הוא טיפול המתרחשת לאחר המשתתפים רכשו פחד בהקשר בלתי מבוקרת, אינו ידוע ברובו. לפיכך הנסיינים נותרים ללא מידע על משך החשיפה, את הטבע האמיתי של הגירוי, ועל רקע רמזים הקשורים בסביבה 1. בהעדר מידע זה יכול להיות קשה באמת לכבות חשש כי הוא גם רמז וגם תלוי הקשר. בסביבות מציאות מדומה לטפל בבעיות אלה על ידי מתן את המורכבות של העולם האמיתי, באותו זמן המאפשר הנסיינים להגביל מיזוג פחד פרמטרים ההכחדה להניב נתונים אמפיריים כי יכול להציע אפשרויות טיפול טוב יותר ו / או לנתח השערות מכניסטית.
על מנת לבדוק את ההשערה כי מיזוג הפחד יכול להיות מקודד עשיר ספציפי בהקשר זה המבוצע בסביבה immersive מלא, פיתחנו מציאות מדומה ברורים 3-D בהקשרים שבהם משתתפים מנוסים מיזוג פחד מנחשים או עכבישים וירטואלי. רמזים שמיעתית שיתוף התרחשה עם CS כדי לקדם לעורר תגובות המכוונת ותחושה של "נוכחות" במקצועות 2. מוליכות העור בתגובה שימש למדוד את תלות של רכישת החזקת פחד זיכרון, הכחדה.
Protocol
Discussion
1. תוצאות
בתוך מפגשים Equivalent פחד הרכישה הכחדה בכל קבוצות נמצאה (איור 3). נתונים אלה מצביעים על כך אמין ואינפורמטיבי מיזוג מחקרים הפחד יכול להתבצע במסגרת המגבלות והיכולות של סביבת immersive מלא. יתר על כן אנו גם להפגין פחד חזקים זיכרון הקשרי בפחד זהה הקשר המשתתפים השמירה בצלילה (מהמשתתפים שנשארו באותו הקשר עבור ימי 1 ו -2, ביחס לאלו שחוו שינוי ההקשר). השמירה של פחד חזק בצלילה מזה שנצפה במעבדה קונבנציונלית מתאימים הפרדיגמה 16 (ראה איור 3). עם ההתקנה VR immersive, אפשר גם לבדוק ולטפל סביבות הקשרי עשיר לחקור תהליכי זיכרון הצהרתי בבני אדם, בניגוד להגדרה מעבדה שבה ריאליסטי בהקשר מניפולציות multimodel קשה להשיג. לבסוף, העולמות VR יכול בקלות להיות מועבר לשימוש בשילוב עם בהדמיה מגנטית תפקודית (fMRI) באמצעות סטריאוסקופית משקפי VR לבצע הפעלה ניתוח מוח במהלך קידוד או שליפה של רכישת פחד, הכחדה, ואת הישנות. מתודולוגיה זו יכול להיות מנוצל כדי מכרסם גשר ממצאים קליניים פחד וחרדה.
2. שליטה בהקשר וחשיפה לגירויים במציאות מדומה.
בעיה רצינית עם ניצול VR לשימוש ניסיוני גם כוחה. באופן ספציפי, מלא immersive VR מספק את המורכבות, בלבול, וחופש בעולם האמיתי. כך, למשל, בחיים האמיתיים, נפגעי טראומה חווים גירוי מרתיעה בהקשר בסכום לא ידוע של זמן. חשיפת הקשר, תכונות ספציפיות קלט חושי אחרים השתתפו גם ידוע, או לא לאימות. באותה מידה, אם היינו מאפשרים למשתתפים לחקור בחופשיות את סביבות וירטואליות אנחנו לא יהיה מסוגל להסביר את ההקשר, או חשיפה לגירוי או משך זמן. לדוגמה, אחד המשתתפים יכול ללכת מהר מאוד, ומתגעגעת 3 מתוך 4 CS + מצגות. סיבה אחרת יכולה לחקור רק חדר אחד בדירה וירטואלי. כמו כן, אם מצגת גירוי לא צוין במרכז המסך, כאשר המבט מופנה לפני הזינוק, המשתתפים ימנעו או להחמיץ מצגות CS. הפתרון שלנו אלה מקעקעת את הפוטנציאל היה לקחת את המשתתפים לסיור, יושב מודרך של כל סביבה בקצב שתאפשר מרווח interstimulus ספציפי (ISI) לבין משך הגירוי. אז נוכל לחלץ להשוות נתונים SCR מנקודות זמן ספציפיים במקומות ספציפיים על פני כל המשתתפים (למשל, התגובות + CS, ארה"ב, CS-גירויים). קשיים לאחר ביצוע החלטה זו כללה מציאת נתיב צורה, אורך, קצב התנועה לא היה לגרום לבחילה או דיסוננס פרופריוצפטיביות למשתתף, ובכל זאת להרגיש המתאים לחקות ambulation טבעי באמצעות סביבת רומן.
3. יישום תקן מיזוג פרמטרים פחד למערכת VR.
כדי לדמות מציאותית גירויים נחשים ועכבישים מותנה עוצבו לאחר בר חיים תמונות. נחשים ועכבישים היו הדגם הראשון מאיה, גרפיקה ממוחשבת מודלים 3D ו אנימציה חבילת תוכנה ולאחר מכן מיובאים לתוך מערכת מציאות מדומה. עשינו את זה כי Virtools הוא מציאות מדומה authoring המערכת, לא יישום דוגמנות. לכן השימוש הטוב ביותר לנהל מערכת VR ולהוסיף את האינטראקציה וניווט לסצינה. באופן ספציפי, מאיה four אנימציות שונות לכל סוג CS נוצרו (למשל, נחש מפותל, עכביש רץ על הרצפה, וזינק קדימה נחש עם פה פתוח) אז המיובאים לתוך Virtools.
לפני ייבוא נחש מודלים דינמיים עכביש לתוך Virtools של מאיה, שביל נוצר Virtools להנחות את המשתתפים סביב הסביבה בצורה מעגלית חלקה כדי לאפשר דגימה של הסביבה במהלך 32 מצגות גירוי מותנה במהלך פחד מיזוג. צורתו של שביל זהה עבור כל שלושת העולמות הווירטואליים. הנתיב נוצר כדי לעצור במשך ארבע שניות בכדי שהמצגת כל גירוי, רווח interstimulus היה 11 + / – 4 שניות שבהן הנושא היה זז לאט (להיות מודרך) דרך הסביבה. מרווח זה נקבע מתוך מיזוג הקודמת שלנו ניסויים פחד מעבדה 8, 16, כי זה מאפשר החלמה תגובת מוליכות העור בין מצגות גירוי. גירויים הונחו אז בנקודות שצוינו על ידי הפרמטרים העיתוי על השביל. התקנה זו נוצר גירוי ספציפי צירופים ההקשר (למשל, נחש זוחל על השולחן בחדר האוכל, עכביש להסתובב ברגל הספה), אשר יכול להיות מאוחר יותר נחקר על זיכרון מפורש. הופעות גירויים היו פסאודו אקראי באמצעות תסריטים. כל המצגות הגירוי הופיע באמצעהמסך הקדמי כדי למנוע את המשתתף מהצורך לחפש את הגירוי. זה סיפק לנו עם כמות מבוקרת של זמן החשיפה לגירוי, ומיקום בהקשר מוגדר. מגבלה אחת של מבט קדימה היא שזה לא לנצל את מלוא היכולות של המערכת immersive (למשל, נחשים לא יכולים להיכנס לחדר מאחור המשתתף). בנוסף, גירויים הונחו בקפידה סביב מיקום המשתתפים מחוץ לקופסה גבול כך נחשים ועכבישים מעולם לא התנשא על שטח המשתתפים אישית.
4. נקודה צפה ומעקב הראש.
זווית הצלילה נקבע כך ממצב של ישיבה המשתתף היה בזווית הנכונה מול קדימה. זה נשלט על וריאציות גובה בין המשתתפים, ו ממוזער חפצים תנועה על ההקלטות הפיזיולוגיות שלנו. המשתתפים הונחו הפנים קדימה לזוז כמה שפחות, זה נשלט גם שם המשתתפים חיפשו, ומתוחזק ולכן גירוי עקבי חשיפה הקשר בין המשתתפים. בחרנו להפעיל את המכשיר הראש מעקב של משקפי 3D משוחק על ידי המשתתפים על מנת להבטיח שהם צופים את הסצינה עם הפרספקטיבה הנכונה. אם מעקב הראש לא היה נבחר, תנועת הראש ימינה או שמאלה לא היה נכון לחסום כמה חפצים הופיע בעולם (אובייקטים כגון יופיע כפופות על המסכים בצלילה כמשתתפים חצה). בעזרת מעקב אחר ראש נבחר, אנחנו יכולים להיות בטוחים כי התכונות בסביבה שמרו על פרופורציות נורמלי שלהם היו סגורים בצורה נכונה על כל אחד מששת הקירות של הצלילה למשך תקופת הניסוי.
5. איסוף נתונים.
בגרסה הרגילה שלנו במעבדה של מיזוג פחד 8, 16 מצגת גירוי נשלט על ידי מחשב שתוכנת סקריפט בחבילת תוכנה מצגת. כדי לשמור על עקביות בין המעבדה לבין הסביבה הווירטואלית, אנו מיובאים הרכישה הכחדה הרגילה שלנו תסריטים פחד בפורמט קוד למחשב הבקרה בחדר הבקרה שמארח את הקוביה צלילה (ראה איור 1). קוד יציאה מקבילית נקבע לשלוח רשימה של קודים מספריים שנוצר לאותת אירועים שונים, כגון מצגות של הנחש, עכביש, onsets גירוי חשמלי. בתכנון שלנו, Virtools שולח הודעת פתיחה בקרת סאונד (OSC 17) OSC / UDP מסר תוכנית אישית + + C המגדירה את ערך היציאה המקבילית. C שלנו בתוכנית + + משתמש הספרייה OSCpack 18.
קלט דיגיטלי של BIOPAC מחובר ליציאת המקבילה המחשב. SCR איסוף הנתונים במחשב הנייד של BIOPAC דרך היציאה המקבילית, מנורמל אז, מחושבת CS + / CS-ו onsets ארה"ב בתוך פרמטרים ספציפיים (ראה לעיל לפרטים נוספים). בנוסף טיוח את הסצינה ושליטה ניווט, Virtools משמש גם יומן אירועים המשתמש (לוחץ על כפתור). לסיכום, במהלך ניסוי, הודעות הנשלחות מהמחשב הראשי למערכת BIOPAC דרך היציאה המקבילית. מכיוון Virtools לא יכול לתקשר עם היציאה המקבילית במחשב ישירות קטן C + + תוכנית מקשיב הודעת OSC מ Virtools ואז מעביר אותו היציאה המקבילית.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אנו מודים הולטון תומפסון עבור עבודתה ביצירת Virtools 3-D עולמות מאיה ואריק מונסון עבור ציורים סכמטית. המחקר מומן בחלקו על ידי NIH הבתר F32 MH078471 ל NCH, ו NIDA RO1 DA027802 כדי KSL. צלילה מומן על ידי NSF BCS-0420632.
References
- Mineka, S., Zinbarg, R. A contemporary learning theory perspective on the etiology of anxiety disorders: It’s not what you thought it was. Amer. Psychol. 61, 10-26 (2006).
- Sanchez-Vives, M. V., Slater, M. From presence to consciousness through virtual reality. Nat. Rev. Neurosci. 6, 332-339 (2005).
- McGaugh, J. L. Memory— a century of consolidation. Science. 287, 248-251 (2000).
- LaBar, K. S., Cook, C. A., Torpey, D. C., Welsh-Bohmer, K. A. Impact of healthy aging on awareness and fear conditioning. Behav Neurosci. 118, 905-915 (2004).
- LaBar, K. S., Phelps, E. A. Reinstatement of conditioned fear in humans in context dependent and impaired in amnesia. Behav Neurosci. 119, 677-686 (2005).
- LaBar, K. S., Gatenby, J. C., Gore, J. C., LeDoux, J. E., Phelps, E. A. Human amygdala activation during conditioned fear acquisition and extinctions: a mixed trial fMRI study. Neuron. 20, 937-945 (1998).
- Phelps, E. A., Delgado, M. R., Nearing, K. I., LeDoux, J. E. Extinction learning in humans: role of the amygdala and mPFC. Neuron. 43, 897-905 (2004).
- Zorawski, M., Cook, C. A., Kuhn, C. M., LaBar, K. S. Sex, stress, and fear: individual differences in conditioned learning. Cogn. Affect. Behav. Neurosci. 5, 191-201 (2005).
- Cruz-Neira, C., Sandin, D., DeFanti, T. Surround-screen projection-based virtual reality: The design and implementation of the CAVE. Acm. Siggraph. Proc. 93, 135-142 (1993).
- Huff, N. C., Hernandez, J. A., Blanding, N. Q., LaBar, K. S. Delayed extinction attenuates fear renewal and spontaneous recovery in humans. Behav. Neurosci. 123, 834-843 (2009).
