לחקור את המנגנונים העצביים של זיכרון הפחד מודע ולא מודע עם fMRI
Summary
מתודולוגיה לחקור את המנגנונים העצביים התומכים בתהליכים זיכרון מודע ולא מודע במהלך מיזוג הפחד מתואר. שיטה זו מפקחת תלוי ברמת החמצן בדם (BOLD) תהודה מגנטי תפקודי, תגובת מוליכות העור, תוחלת מותנית גירוי במהלך מיזוג פחד הפאבלובית להעריך את וקושרת העצבית של תהליכי זיכרון נפרדים.
Abstract
ההתניה הפבלובית הפחד משמש לעתים קרובות עם בהדמיה מגנטית תפקודית (fMRI) בבני אדם בשילוב לחקור את מצעים עצביים של למידה אסוציאטיבית 1-5. במחקרים אלה, חשוב לספק ראיות התנהגותיות של מיזוג כדי לוודא כי ההבדלים בפעילות המוח לומדים הקשורות בקורלציה עם ההתנהגות האנושית.
מיזוג מחקרים פחד לעיתים קרובות לעקוב אחר התגובות האוטונומיות (למשל המוליכות החשמלית של העור בתגובה: SCR) כאינדקס של למידה וזיכרון 6-8. בנוסף, אמצעים התנהגותיים אחרים יכולים לספק מידע רב ערך על תהליך הלמידה ו / או תפקודים קוגניטיביים אחרים המשפיעים על מיזוג. לדוגמא, ההשפעה הבלתי מותנית לגירוי (UCS) יש תוחלת על הביטוי של התגובה המותנית (CR) ותגובה בלתי מותנית (UCR) כבר נושא של עניין מחקרים שנעשו לאחרונה מספר 9-14. SCR ואמצעים UCS תוחלת לאחרונה להשתמש בשילוב עם fMRI לבחון את מצעי עצביים של למידה פחד מודע ולא מודע תהליכי זיכרון 15. למרות אלה תהליכים קוגניטיביים ניתן להעריך במידה מסוימת בעקבות הפגישה אוויר, שלאחר מיזוג הערכות לא יכולים למדוד את הציפיות על בסיס ניסוי ל-למשפט והם רגישים להפרעות ושכחה, כמו גם גורמים אחרים שעלולים לעוות את תוצאות 16,17 .
ניטור התגובות האוטונומיות והתנהגותיים בו זמנית עם fMRI מספק מנגנון שבאמצעותו מצעים עצביים לתווך יחסים מורכבת בין תהליכים קוגניטיביים ותגובות התנהגותיות / האוטונומית ניתן להעריך. עם זאת, מעקב אחר תגובות אוטונומיות והתנהגותיות בסביבה MRI מציב מספר בעיות מעשיות. באופן ספציפי, 1) ניטור ציוד סטנדרטי התנהגות פיזיולוגית בנוי של חומר ברזלי כי לא ניתן להשתמש בבטחה ליד סורק ה-MRI, 2) כאשר ציוד זה ממוקם מחוץ לתא סריקת MRI, הכבלים מקרין לנושא יכול לשאת רעש RF כי מייצרת חפצים בתמונות מוח, 3) חפצים יכול להיות מיוצר בתוך האות המוליכות החשמלית של העור על ידי מעבר הדרגתיים במהלך הסריקה, 4) את אות ה-fMRI המיוצר על ידי דרישות המנוע של תגובות התנהגותיות ייתכן שיהיה צורך להבחין בין פעילות הקשורה התהליכים הקוגניטיביים של עניין . כל הבעיות הללו ניתן לפתור עם שינויים התקנה של ציוד ניטור פיזיולוגיים נוספים ניתוח נהלים נתונים. כאן אנו מציגים מתודולוגיה בו זמנית לפקח תגובות אוטונומיות והתנהגותיות במהלך fMRI, להדגים את השימוש בשיטות אלה כדי לחקור תהליכי זיכרון מודע ולא מודע במהלך מיזוג פחד.
Protocol
Discussion
מיזוג פחד המתודולוגיה המתוארת כאן מספק אמצעי לחקור את המנגנונים העצביים של תהליכי זיכרון מודע ולא מודע פחד. שיטה זו מנצלת את ניטור סימולטני של נתונים התנהגותיים, האוטונומית, ו-fMRI. תגובות התנהגותיות (כלומר תוחלת UCS) ו האוטונומית ניטור (כלומר SCR) הוא רכיב קריטי של שיטה זו…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
תמיכה הניתנים על ידי אוניברסיטת אלבמה בבירמינגהם הפקולטה גרנט תוכנית פיתוח.
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).
