Brain Imaging Undersökning av neurala korrelat av sinnesrörelse förordning

Summary

Vi presenterar ett protokoll som gör undersökning av de neurala korrelat av avsiktlig och automatisk känslor reglering, med hjälp av funktionell magnetisk resonanstomografi. Detta protokoll kan användas på friska deltagare, både unga och äldre, samt i kliniska patienter.

Abstract

Förmågan att styra / reglera känslor är en viktig coping mekanism i ansiktet av känslomässigt stressiga situationer. Även om betydande framsteg har gjorts i förståelsen medvetet / avsiktligt känslor förordningen (ER), är mindre känt om non-conscious/automatic ER och tillhörande neurala korrelat. Detta beror delvis på grund av problemen i den enhetliga begreppen automatisk och medveten förädling ^1. Här presenterar vi ett protokoll som gör undersökning av de neurala korrelat till både avsiktliga och automatisk ER hjälp av funktionell magnetresonanstomografi (fMRI). Detta protokoll möjliggör nya vägar för utredning av olika aspekter av ER. Till exempel tillåter experimentell design manipulation av målet att reglera känslor (medvetet kontra icke-medvetna), liksom intensiteten i den emotionella utmaningen (hög vs låg). Dessutom tillåter den utredning av både omedelbara (emotion perception) och långsiktiga effekter (emotionella minne) av ER strategier på känslor bearbetning. Därför kan detta protokoll bidra till en bättre förståelse av de neurala mekanismer känslor reglering hos friska beteende, och att få insikt i möjliga orsaker till underskott i depression och ångest i vilka känslor dys reglering är ofta bland de viktigaste försvagande funktioner.

Protocol

1. Uppgift Design, stimuli och experimentell protokoll

Det övergripande protokollet innefattar bedömningar av emotionella betyg av bilder (omedelbar inverkan), och minnet för
dessa bilder (långsiktiga effekter), som en följd av förmå målet att reglera känslomässiga reaktioner. Målet att reglera induceras explicit eller implicit, och den omedelbara och långsiktiga effekterna bedöms i relation till betyg och lagring av bilder presenteras under baslinjen block / kör som föregår ER manipulationer (pre-ER induktion baslinjen), se Figur 1 för ett diagram över de övergripande experimentell design. Nedan ger vi information om alla dessa aspekter.

Figur 1. Diagram av protokollet ER Målet är induceras i varje deltagare både medvetet / tydligt och non-consciously/implicitly, men ordningen på induktion är olika och balanseras över deltagare -. Dvs de ärenden som åvilar explicita ER i den första delen hela den implicita manipulation i den andra delen, och vice versa, varje manipulation föregås av sin egen baslinje driver. Se nedan för detaljerade beskrivningar av Rating och Memory uppgifter.

Emotion förordning Manipulation

1. Explicita ER manipulation. I den explicita ER tillstånd, är den känsla betyget uppgiften föregås av instruktioner om att undertrycka känslomässig upplevelse och uttryck av känslomässiga reaktioner. Tidigare uppgifter tyder på att explicita ER strategier kan säkert påverka känslomässigt reagera ^2.
2. Implicit ER manipulation. För detta är en anpassning av den kodade Mening Task (SST) ³ används till icke-medvetet framkalla målet att reglera känslor. I denna uppgift har deltagarna att bygga 20 fyra-ord grammatiskt korrekta meningar från fem ord virrvarr som har inbyggda ord som förmedlar idén om känslor kontroll (t.ex. "tyglar", "stabil", "täckt") och därmed bästa deltagarna att undertrycka sina känslomässiga reaktion ^4. Den känslan styra ord hämtade från tidigare studier ^4, och utvalda genom att be studenter att "lista de 20 ord som kommer till dig när du tänker på begreppet" känslan kontroll "."
3. Notera att behålla samma struktur av uppgiften i både ER förhållanden, är en SST även medverkat i den uttryckliga ER tillstånd, men i detta fall deltagarna presenteras med 20 meningar som endast innehåller neutrala termer när det gäller målet att kontrollera känslor.

Bedömningar av de omedelbara effekterna av ER manipulation: Den emotionella Betyg Task

4. Val av stimuli. Stimuli består av emotionella och neutrala bilder utvalda från den internationella Affektiva Bild System (IAP) ^5, baserat på deras normativa poäng för emotionell Valence och upphetsning. Noggrann uppmärksamhet bör ägnas åt att balansera det känslomässiga innehållet i bilden i alla studier går, och därmed undvika störande effekter på grund av eventuella skillnader i dessa grundläggande egenskaper.
5. Tidpunkt för uppgiften. Varje bild visas på skärmen i 4 sekunder och sedan tas bort för att minimera störande effekter av ögonrörelser är förknippade med förlängd skanning av bilder ^6, en fixering kors följer varje bild i 12 sekunder. Deltagarnas uppgift är att titta på bilden och betygsätta sina subjektiva känslomässiga upplevelse som utlöses av bilder på en 8-gradig skala (1 = neutral, 8 = mycket negativ). För att undvika stämning induktion, bilderna är pseudo-randomiserad så att inte mer än tre bilder av samma valenselektroner är i följd presenteras.

Bedömning av långsiktiga effekter av ER manipulation: Memory Retrieval Task

6. En vecka senare, deltagare se lika många gamla (sett i skannern) och Nya bilder (aldrig sett förut), som presenteras i svart och vitt för att förhindra tak prestanda. Efter en gamla / nya beslut baserat på om de kommer ihåg att se bilder medan i skannern eller inte, deltagarna även betygsätta förtroende för deras svar på en 3-gradig skala (1 = låg, 2 = medium, 3 = högt förtroende).

2. Förbereda ämne för Scan

Alla deltagare skriftligen informerat samtycke innan du kör den experimentella protokollet, som är godkänt av en etikprövningsnämnd. De är också varnade för att många av bilderna skildrar plågsamma händelser, såsom våldshandlingar eller trauma och är försedda med tryckta exempel på representativa bilder.

Innan du skannar

1. På dagen för skanning är deltagarnas nuvarande sinnestillstånd bedömas ^7, för kontroll för att tHan effekt av stämningen på den emotionella erfarenhet och förmåga att kontrollera känslor. I samband med post-scanning bedömningar, kan dessa inledande utvärderingarna också används för att undersöka förändringar i humör som en följd av studien deltagande. Bedömningar av personlighetsdrag kan t.ex. de indexering vanliga engagemang känslor reglering strategier ⁸ också göras för att undersöka deras eventuella inverkan på framgången med ER manipulation och tillhörande neurala korrelat.
2. Innan sökningen är deltagarna informeras i detalj av sökningen förfaranden, och får specifika instruktioner för de beteendemässiga uppgiften. För att undvika obehag och för att skapa ökad förtrogenhet med den uppgiften, är deltagare ges också förkortat praktiken kör för både känslor betyget uppgiften och SST.

I Scanning rummet

3. Deltagarna instrueras att ligga liggande på skanning sängen, med extra dämpning för huvudet för att säkerställa komfort under genomsökningen och minimera rörelse. Den icke-självhäftande sidan med en längd av band kan lindas lätt över deltagarnas pannan att ytterligare minimera huvudrörelser. Deltagarna får hörselskydd samt hörlurar isolering för att kommunicera med försöksledaren under MRI.
4. Försökspersonernas högra hand sitter bekvämt på svaret rutan, så att vänster hand ska användas för stöd eller för andra mätningar (t ex hud konduktans svar). Nödstopp-knappen är placerad i närheten så att motivet kan tyda på något brådskande behov av att stoppa skannern. Innan du börjar datainsamling är det viktigt att se till att motivet kan se projiceringar tydligt för stimulans presentation och att svaret knapparna fungerar.
5. Studien är uppdelad i kör / block av studier, så att deltagarna tid att vila, och för att undvika massiva dataförlust i händelse av felaktig utrustning. Kör så uppvägs mellan deltagare och varje körning börjar med sex sekunder till upptagning, för att möjliggöra för MR-signal stabilisering.

3. Data registrering och behandling

Inläsningsparametrarna

Vi samlade in MRI data från 24 unga friska deltagare, för MRT inspelningar med ett 1,5 Tesla Siemens Sonata scanner. Våra anatomiska bilder är 3D MPRAGE anatomiska serien (upprepning tid (TR) = 1600 ms, eko tid (TE) = 3,82 ms, antal skivor = 112; Voxel size = 1x1x1mm). Den funktionella bilder består av serie av 28 funktionella skivor (Voxel size = 4x4x4 mm), förvärvade axiellt med ett echoplanar sekvens (TR = 2000 ms, TE = 40 ms, synfält FOV = 256x256mm), vilket möjliggör full hjärnan täckning .

Data Analysis

Vi använder oss av Statistiska Parametrisk Mapping (SPM: http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/ ) i kombination med interna MATLAB-baserade verktyg. Pre-behandlingen innefattar typiska steg: kvalitetssäkring, TR anpassning, rörelse korrigering, co-registrering, normalisering och utjämning (8 mm ^{3-kärnan) 9.} Individ-och gruppnivå statistiska analyser kan omfatta jämförelser av hjärnans aktivitet efter ER manipulation (ER vs baslinjen går, se figur 2), emotionell Valence (negativa kontra neutral), upphetsning (låg kontra hög), och minne prestanda ( ihågkommen kontra glömt). Korrelationer av data hjärnavbildning med beteendeproblem data (t.ex. bild betyg) och / eller poäng indexering åtgärder personlighet (t.ex. personlighetsdrag indexering vanliga engagemang ER strategier) kan också göras, att undersöka hur hjärnans aktivitet samvarierar med individuella skillnader i beteende och personlighet.

4. Representativa resultat:

Figur 2. Minskad amygdala aktivitet och ökad prefrontala cortex aktivitet efter ER manipulation. Uppmuntran av ER målet var associerad med minskad aktivitet i hjärnan som förknippas med känslor bearbetning, även amygdala (en), och ökad aktivitet i hjärnan i samband med kognitiv kontroll och känsla reglering ^10, inklusive ventrolaterala prefrontala cortex (PFC) (b), dorsolaterala PFC (d) och mediala PFC (c) ^11,12. Som framgår av stapeldiagrammet illustrerar vlPFC aktivitet, explicita och implicita ER var förknippade med liknande mönster för svar, vilket tyder på att dessa förändringar återspeglar gemensamt bidrag av explicita och implicita ER. Den "aktivering kartorna" är ovanpå högupplösta bilder hjärnan visas i koronala vyer, färgfälten anger lutning t värden för aktivering kartor, baserade på koncernens statistik (N = 24), vilket avspeglar hjärnans aktivitet i voxlar som visar minskad ( vänstra panelen) eller ökad (högra panelen) aktivitet som ett resultat av ER manipulation.Det bör noteras att aktivering blobbar i PFC kan täcka fler områden, enligt följande: vlPFC / Insula (b) och dorsala främre cingulum Cortex / Premotor Cortex (c). Stapeldiagrammen illustrera förändringar procent signal som svar på känslomässiga (Emo) och neutral (NEU) bilder före (dvs BaseRuns) och efter induktion av ER mål (dvs. i genomsnitt Kombinerad ER = Uttalade och underförstått ER tillsammans, Explicit ER, och Implicit ER), som utvinns ur voxlar visar pre-till post-ER skillnader. L = Vänster, R = höger.

Tabell 1. Minskad känslomässiga betyg efter ER manipulation. Likhet med fMRI resultatet var det en minskning av känslomässig betyg efter ER induktion, och denna effekt berodde minskar efter både explicita och implicita ER. Viktigt gjorde känslomässiga betyg förändras inte nämnvärt i en kontrollgrupp som utförde samma uppgift efter liknande förseningar men i avsaknad av ER mål induktion. Stödja dessa idéer, ett 2 (Manipulation: Baseline vs ER induktion) x 2 (Valence: Emotionell vs Neutral) upprepade åtgärder ANOVA på data från den experimentella gruppen * gav en signifikant huvudeffekt av manipulation (F [1, 19] = 11,21, p <0,002) och en betydande manipulation x Valence Interaction (F [1, 19] = 3,02, p <0,05), och en liknande 2-vägs ANOVA på data från kontrollgruppen (n = 9) inte gav en signifikant huvudeffekt av försening (Baseline kontra fördröjd Kör) eller en betydande försening x Valence interaktion. Dessa resultat tyder på att nedgången i betyg i den experimentella gruppen var på grund av induktion av målet att kontrollera känslor snarare än på grund av tillvänjning av upprepad exponering för känslomässig stimulans. * På grund av uppgifter avgång på grund av vanliga orsaker (t ex tekniska fel), var beteendemässiga analyser i den experimentella gruppen baseras på data från 20 deltagare.

Sammantaget beteendemässiga och hjärnröntgen resultat validera den nuvarande experimentell design, som kan användas för att jämföra explicita och implicita induktioner av målet att reglera känslor. Det bör noteras att denna rapport betonas aspekter som är resultatet av gemensamma bidrag Uttalade och underförstått ER manipulationer, men detta utesluter inte möjligheten att deras effekter kan särskiljas vid beteendemässiga och / eller hjärnan nivå.

Discussion

Vi beskrev ett protokoll som innebär att explicita och implicita manipulation av målet att reglera känslor och tillåter undersökning av tillhörande neurala korrelat. Denna konstruktion har potential att förbättra vår kunskap om hur hjärnan reglerar känslor, att vara väl lämpad för jämförelser av explicita ER till implicita ER, som är oavsiktliga och kan ske utan deltagarens insikt och medvetenhet ^13,14. Därför kan protokollet vara särskilt användbart för undersökningar av vanliga motsatta känslomässiga fördomar, såsom de som observerats hos friska åldrande (positivitet partiskhet ¹⁵⁾ och depression (negativitet partiskhet ^16), som är förknippade med ökad automatisk inkoppling av ER mekanismer (äldre vuxna ^{17 , 18)} och nedsatt förmåga att reglera känslor (deprimerade patienter ^19,20).