Onderzoek naar de neurale mechanismen van Aware en zich niet bewust Fear geheugen met fMRI
Summary
Een methodiek om de neurale mechanismen die bewust en onbewust het geheugen te ondersteunen tijdens vreesconditionering onderzoeken wordt beschreven. Deze methode controleert het bloed zuurstof niveau afhankelijk (BOLD) functionele magnetische resonantie imaging, huidgeleiding respons en ongeconditioneerde stimulus verwachting tijdens de Pavlov vreesconditionering naar de neurale correlaten van verschillende geheugenprocessen te beoordelen.
Abstract
Pavlov vreesconditionering wordt vaak gebruikt in combinatie met functionele magnetische resonantie imaging (fMRI) bij de mens tot de neurale substraten van associatief leren 1-5 te onderzoeken. In deze studies, is het belangrijk om gedrag bewijs van conditionering aan dat verschillen in hersenactiviteit zijn leer-gerelateerd en gecorreleerd met menselijk gedrag te controleren.
Vreesconditionering studies vaak te controleren autonome reacties (bijvoorbeeld huidgeleiding reactie; SCR) als een index van leren en geheugen 6-8. Daarnaast kunnen andere gedrags-maatregelen leveren waardevolle informatie over het leerproces en / of andere cognitieve functies die conditionering beïnvloeden. Bijvoorbeeld de invloed ongeconditioneerde stimulus (UCS) verwachtingen hebben op de expressie van de geconditioneerde respons (CR) en ongeconditioneerde respons (UCR) heeft een onderwerp van belang is in diverse recente studies 9-14. SCR en UCS verwachting maatregelen zijn onlangs gebruikt in combinatie met fMRI om de neurale substraten van bewust en onbewust angst leer-en geheugenprocessen 15 te onderzoeken. Hoewel deze cognitieve processen kunnen worden geëvalueerd tot op zekere hoogte na de conditionering sessie kan posten-conditioning beoordelingen niet te meten verwachtingen van een trial-to-proef en zijn gevoelig voor interferentie en vergeten, maar ook andere factoren die kunnen verstoren resultaten 16,17 .
Monitoring autonome en gedragsmatige reacties gelijktijdig met fMRI biedt een mechanisme waarmee de neurale substraten die complexe relaties tussen cognitieve processen en gedragsmatige / autonome reacties bemiddelen kunnen worden beoordeeld. De controle autonome en gedragsmatige reacties in de MRI-omgeving brengt een aantal praktische problemen. In het bijzonder, 1) standaard gedrags-en fysiologische monitoring apparatuur is vervaardigd van ferro-materiaal dat niet veilig kan worden gebruikt in de buurt van de MRI-scanner, 2) wanneer deze apparatuur is geplaatst buiten de MRI-scan kamer, kan de kabels projecteren op het onderwerp dragen RF-ruis die produceert artefacten in de hersenen beelden, 3) artefacten kunnen worden geproduceerd binnen de huidgeleiding signaal door over te schakelen gradiënten tijdens het scannen, 4) het fMRI-signaal geproduceerd door de motor eisen van de gedragsreacties wellicht moeten worden onderscheiden van activiteit met betrekking tot de cognitieve processen van belang . Elk van deze problemen kunnen worden opgelost met modificaties aan de setup van fysiologische monitoring en extra data-analyse procedures. Hier presenteren we een methode om tegelijkertijd autonome en gedragsmatige reacties monitor tijdens fMRI, en demonstreren het gebruik van deze methoden om bewust en onbewust geheugen processen te onderzoeken tijdens angst conditionering.
Protocol
Discussion
De angst conditionering hier beschreven methodiek biedt een middel om de neurale mechanismen van bewust en onbewust angst geheugenprocessen te onderzoeken. Deze methode maakt gebruik van de gelijktijdige monitoring van gedrags-, autonome, en fMRI gegevens. Monitoring gedrag (dat wil zeggen UCS verwachting) en autonome reacties (dwz SCR) is een essentieel onderdeel van deze methode. UCS verwachting biedt een middel om onvoorziene bewustzijn te beoordelen, terwijl SCR biedt een index van de CR-expressie. Samen kunnen deze…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Steun van de Universiteit van 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:
|
||
| 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 |
|
| 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).
