El condicionamiento del miedo humanos realizados en inmersión completa en 3 dimensiones de Realidad Virtual

A. Los estímulos y de las tareas 1. Diseño en general. Se examinaron las influencias del contexto sobre la adquisición de miedo y de retención de la memoria en dos días. Este diseño está en paralelo con los estudios con roedores que dan cuenta de los procesos de consolidación neurobiológicos de la formación de memoria a largo plazo 3 y contingencias del mundo real en que el miedo es aprendido en una distancia temporal de la terapia de exposición y las experiencias re-. Dinámica estímulos condicionados (CS) (serpientes y arañas en movimiento) se encuentran en un entorno totalmente virtual inmersiva conocido como entorno virtual inmersivo de Duke (DIVE), y se emparejaron condicional con la presentación de la estimulación eléctrica de muñeca. El miedo a diferencia de procedimiento de acondicionamiento fue contratado con la respuesta conductancia de la piel (SCR) como una medida dependiente del miedo. Aquí se demuestra el miedo condicionado y retención de la memoria posterior que se ha probado durante dos días en la inmersión en 26 participantes sanos, hombres y mujeres, de edades 18-30 años de edad en la Universidad de Duke. Este protocolo fue aprobado y de acuerdo con las normas de la Universidad de Duke IRB. 2. Participante establecido de inmersión. El buceo es completamente cerrada, de seis lados, 3m x 3m x 3m, back-proyecta la realidad virtual (VR) medio ambiente. El buceo se encuentra en un cubo de 30 pies construido especialmente (Sala de Control (VisRoom), Figura 1) en el Centro de Ingeniería Interdisciplinaria, Medicina y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Duke. Condicionamiento del miedo en la inmersión se realizó como se describió anteriormente. Los participantes estaban sentados en el centro de la inmersión hacia delante con la cabeza en el seguimiento de los anteojos 3-D. Los participantes se toman en un fijo "paseo virtual por el entorno declarado durante cada fase de aprendizaje, donde las serpientes y las arañas virtuales se encuentran. Estas limitaciones posturales se hicieron para evitar los mareos, cuenta la variabilidad en la altura, el control de la cantidad de contexto y la exposición de estímulo entre los participantes, y para asegurar que la presentación visual es realista, actualizada según el movimiento de los participantes a través del escenario. 3. Discriminación procedimiento de acondicionamiento. Un procedimiento de discriminación se utilizó, en el que la presentación de un CS visual es parcialmente reforzada (40% tasa de refuerzo) por un estímulo co-terminación eléctrica, el estímulo no condicionado (EE.UU.) durante la fase de adquisición. Los participantes fueron asignados a una de dos condiciones: la adquisición de miedo a las serpientes o las arañas virtuales virtual. Los estímulos reforzado emparejados con los EE.UU. se les conoce como "CS +, mientras que el otro estímulo visual" CS-"está explícitamente no apareados como un control. + CS y CS-fueron asignados al azar y contrapeso entre los grupos. 4. Los estímulos condicionados. Los estímulos eran serpientes y arañas dinámica que aparecen de forma individual en el centro y el centro de la pantalla frontal de la inmersión con una duración de 4 segundos. Esta co-producido con un estímulo auditivo de señalización de la aparición de una serpiente o una araña para alertar a los participantes a la presencia de un nuevo estímulo en el medio ambiente (sonajero o golpeteo, respectivamente). El mundo virtual, junto con las arañas ad serpientes fueron creadas usando el software de animación Maya e importados en el software Virtools (VirTool SA, la Compañía del comportamiento, París, Francia) para ver en la inmersión. 5. Estímulo no condicionado. La estimulación eléctrica se ajustó antes del inicio del experimento en función del nivel de tolerancia de cada sujeto con el fin de facilitar las comparaciones de grupo y eliminar las influencias de confusión de la excitación general las diferencias de nivel entre los grupos 4, 5. El nivel de estimulación fue elegido por cada participante que su percepción de "muy molesto pero no doloroso mediante un procedimiento de escalera ascendente. Voltaje se estableció inicialmente en un nivel bajo de 30 V y un aumento en incrementos de 5 V hasta que los participantes indicaron que sus nivel de tolerancia había llegado sin provocar dolor de estimulación (200 mseg de duración entregado a 30-50 Hz), se administró de forma transcutánea sobre el nervio mediano de la muñeca de los participantes dominantes por una superficie bipolar de estimulación de los electrodos (21 mm distancia entre electrodos:. Grass-Telefactor modelo de elementos finitos 10S2, West Warwick, RI). Los cables de electrodos fueron asegurados por una correa de goma y se adjunta a una hierba-Telefactor SD-9 estimulador a través de cables coaxiales que estaban protegidos y con toma a través de un filtro de radiofrecuencia. Un gel de base salina (Sigma Gel: Laboratorios Parker, Fairfield, Nueva Jersey) fue utilizado como un conductor de electrolitos (ver Figura 2) Los participantes se les dijo que todos los pulsos que se entregará con la misma intensidad.. 6. Las fases de formación. El experimento descrito aquí se llevó a cabo en dos sesiones con un retraso de 24 horas. Durante los abetossesión de t, el período de acostumbramiento inicial consistió en cuatro ensayos de cada tipo CS visto en un fondo gris en 3-D de inmersión total, pero presenta sin refuerzo o el mundo virtual en el que la formación o durante la prueba. Esta fase permite la aclimatación al ambiente experimental en la inmersión y la reducción de orientar las respuestas a los estímulos condicionados. Inmediatamente después de la fase de habituación, la fase de adquisición temor consistía en 16 ensayos entremezclados de cada tipo CS, en la que el CS-se presenta solo y 5 de las pruebas de 16 + CS se refuerzan. Aproximadamente 24 horas más tarde, las pruebas de retención de la memoria y la formación de la extinción se produjo. Esta fase consistió en 16 ensayos de cada tipo de CS sin EE.UU., en un contexto virtual que sea el mismo o diferente del contexto de adquisición de miedo (contrapeso entre los participantes). Un contexto es un ambiente interior (interior de un apartamento amueblado de contexto, A) y el contexto de otro era un ambiente al aire libre (escena de la vecindad, el Contexto B). Los sujetos fueron asignados al azar a un grupo experimental, lo que determinó el orden de presentación en el contexto de los días 1 y 2. Que fueron asignados a la condición de ese mismo contexto (AA o BB) o una condición de Cambio de contexto (AB o BA). La longitud del camino y luego fueron agrupados por la coherencia entre los mundos virtuales, así como el número y la colocación de los objetos / estímulos en los diferentes ambientes. 7. Los parámetros experimentales. El intervalo entre ensayos fue de 14 ± 2 seg. La secuencia de la CSS fue pseudoaleatorio, sujeto a la restricción de que no más de 2 ensayos de la misma CS ocurren consecutivamente (para evitar inducciones de confusión del estado de ansiedad y la expectativa cognitiva). Reforzamiento parcial (40%) de los + CS se utiliza para retrasar la extinción rápida que normalmente se produce en los participantes humanos tras CS 100% de refuerzo + 6,7. Además, proporciona un refuerzo parcial de contingencia acondicionado más realista en la medida en que los acontecimientos aversivos no siempre se producen después de un estímulo temido. 8. Instrucciones de Trabajo. Antes de cada fase experimental, los participantes fueron informados sobre las características de diseño siguientes: que se encontrarían las serpientes y las arañas de animación en el entorno virtual, sino que se guiará a través del entorno en un paseo virtual a lo largo de una ruta fija, y pueden recibir la estimulación eléctrica en la muñeca en el nivel que se estableció antes del acondicionamiento en cualquier momento durante el estudio. Ellos fueron instruidos para enfrentar directamente hacia adelante y atender a las imágenes de serpientes y arañas se presentan en el centro de la pantalla frontal, y recordó que no tenía ningún control sobre su propio movimiento a través del mundo o la aparición de la estimulación eléctrica. También se les informó que podían terminar el estudio en cualquier momento sin penalización alguna para ellos. B. Medidas psicofisiológicas 1. Recopilación de datos. SCR se utilizó como medida dependiente de miedo, como se describió anteriormente 4, 6. SCR se registró a través de un sistema de monitoreo psicofisiológicos (Biopac Systems, Santa Barbara, CA). SCR fue supervisado de plata-plata discos cloruro de electrodos conectados por correas de velcro de las falanges medias de los días 1 y 2 dedos de la mano no dominante. Un gel de base salina (Sigma Gel) fue utilizado como un electrolito conductor. Los sujetos fueron instruidos para mantener su mano quieta para evitar artefactos de movimiento en el electrodo de registro SCR. Conduce alcanzado el sistema de grabación BIOPAC fisiológico que se encuentra a las afueras de la inmersión en la sala de control. El sistema BIOPAC sincroniza con el ordenador la presentación del estímulo con software Virtools. La Figura 1 ilustra un participante en la inmersión, inmerso en el contexto A. La técnica puesta a punto del equipo de control (Virtools y la generación de script), BIOPAC (SCR), y estimulador eléctrico se ilustra en la Figura 2. Conductancia de la piel se tomaron muestras a 200 Hz, se amplifica y se almacena para su análisis fuera de línea con AcqKnowledge software (Biopac Systems, Santa Barbara, CA). Virtools software controla la presentación del estímulo y dispara el generador de descargas a través de National Instruments DIO-24 tarjetas de adquisición de datos (Austin, TX). Las formas de onda registradas son de paso bajo filtrada utilizando una ventana de Blackman (frecuencia de corte = 31 Hz) y se alisa más de 3 puntos de datos sucesivos. Amplitudes respuesta de conductancia de la piel fueron el tiempo bloqueado al inicio de cada familiar CS y los EE.UU. a la línea de base pre-estímulo para obtener una medida dependiente del miedo condicionado y no condicionado, respectivamente, 4.6, 8. Para su inclusión en el análisis de datos, los criterios se establecieron los siguientes: latencia = 1 – 4 s, la duración = 0,5 a 5 s, y la amplitud mínima = 0,02 micro Siemens (mS). Respuestas que no cumplan con estos criterios se califican como cero. 2. Analyses de SCR. Debido a que los datos de SCR es típicamente sesgado hacia cero, los datos fueron la raíz cuadrada previo al análisis estadístico para lograr una distribución normal. Los datos de cada tipo CS (serpientes o arañas virtuales) se derrumbó en "temprana" y "tardío" bloques de prueba de cada fase, como el aprendizaje generalmente varía a través del tiempo dentro de cada fase de aprendizaje. Repetido los análisis Medidas de varianza (ANOVA) se utilizaron para calcular las diferencias de grupo en respuestas condicionadas conductancia de la piel en función de la fase de aprendizaje y el tipo de CS como dentro de las variables de los sujetos (adquisición tardía (CS +, CS), la extinción temprana o tardía (CS +, CS -) y la asignación de contexto (el mismo o Mayúsculas) como entre sujetos variable de datos se normalizaron dividiendo los valores de respuesta condicionada en cada ensayo por cada uno de los participantes máximo propia respuesta de EE.UU. a la estimulación de la muñeca (en cualquier juicio) para dar cuenta de las variaciones individuales. para responder y descartar los no respondedores (individuos que muestran SCRs poca o ninguna). Para la visualización de datos en la Figura 3 diferencial resultados SCR se calcula como un índice de aprendizaje restando las respuestas a los bloques de prueba CS-de los de CS + a través de. De acuerdo con esta medida, las puntuaciones de diferencia de cero no reflejan el aprendizaje, mientras que las puntuaciones diferencia por encima de cero reflejan el aprendizaje de una respuesta de miedo. Sin embargo, para determinar estadísticamente la retención de miedo contextual como se muestra en la Figura 3 de Student t-test se calcula sobre los valores de SCR para el + CS y CS-a la extinción temprana en el Día 2 como una función de la manipulación del contexto (mismo contexto vs Cambio de contexto como un análisis entre los grupos). Hardware C. Descripción del sistema El sistema de la Universidad de Duke BUCEO se basa en la proyección de realidad virtual "cueva" del diseño 9. El sistema de buceo es de 3 mx 3 mx 3 m en sala de todos los seis "paredes" (4 paredes, el techo y el piso) muestran imágenes estereográficas equipo de proyección trasera. Cada pared tiene un proyector DLP (Digital 2 Christie Mirage S K, que funciona a 1056×1056 @ 110 hz 10) que a su vez es controlado por una computadora hacen dedicado (Windows XP de doble núcleo a 2,0 GHz con las tarjetas NVIDIA Quadro G-3000FX gráficos). Una pared se desliza para permitir el acceso de entrada y salida de la inmersión. El 6 computadoras hacen son controlados por un ordenador central que se comunica con el sistema de seguimiento (Intersense SE-900 11), controla el sistema de sonido, y envía un pulso a través del puerto paralelo al sistema de descargas eléctricas. El sistema de rastreo para la localización en 3D e información de orientación para la cabeza del participante y posiciones de las manos. Visión estereográfica activo se proporciona a través de vasos de cristal líquido de obturación (CrystalEyes 3 12). Los siete equipos (6 computadoras y hacer equipo principal) están sincronizados en los límites de marco de imagen a través de la genlock (G-sync) la capacidad de las tarjetas gráficas NVIDIA. D. Descripción del Software El condicionamiento del miedo y los contextos de retención de las pruebas para este experimento consiste en dos mundos diferentes virtual a través de la cual los participantes se toman en una visita guiada. Los mundos virtuales se modelaron usando el paquete de modelado en 3D Maya 13. La navegación se limita a una ruta fija que es idéntica en todos los mundos virtuales. Movimiento a lo largo de este camino se controla mediante el sistema de software Virtools 14. Virtools es un motor de juego diseñado principalmente para un escritorio o una experiencia basada en la web. A través de la extensión VRPack de Virtools, los mundos virtuales se proyectan en la inmersión. Virtools se comunica con el sistema de seguimiento a través de la red periférica de Realidad Virtual (VRPN 15), una biblioteca de código abierto. VRPN registra la ubicación participantes cabeza y la mano y la orientación, así como información pulse el botón. Virtools utiliza la información de la cabeza para hacer el seguimiento de la escena 3D en la perspectiva correcta para el participante. Figura 1. Esquemática de la sala de control (VisRoom) y el cubo de bucear con un participante humano ve una escena virtual. Figura 2. Diagrama de un participante con electrodos de conductividad de la piel en la mano izquierda medición de las respuestas tónica y fásica a los estímulos. Electrodos estimuladores eléctricos son en la muñeca derecha. BIOPAC recopila datos fisiológicos a través de Acknowledge software en el ordenador portátil. Los códigos son enviados a través de OSC de la computadora de escritorio en software Virtools genera scripts de realidad virtual proyectada en la inmersión. Figura 3. Comparativa de Adquisición El miedo y la extinción de inmersión y de laboratorio. La piel de la conductancia diferencial de respuesta (SCR) + / – SEM en los participantes acondicionado y vuelto a probar 24 horas más tarde en el TrabajoRealidad Virtual o exploratorios (buceo). Gráfico ilustra la adquisición de miedo equivalente y la extinción de los participantes en la inmersión y los estudios de laboratorio. Mismo contexto (n = 12) las pruebas el día 2 de los rendimientos de BUCEO retención de miedo memoria más sólida relación con el contexto desplazados (n = 14), medido por la resolución de CS +, en los participantes que nuestra inmersión, pero no en los participantes de nuestro laboratorio, * p = 0,05 .