Abstract
La paura di alcune minacce e ansia per incerto minaccia sono emozioni distinte con unico comportamentale, cognitivo-attentivo e componenti neuroanatomiche. Sia l'ansia e la paura possono essere studiati in laboratorio misurando il potenziamento dei riflessi di startle. Il riflesso di startle è un riflesso difensivo che viene potenziata quando un organismo è minacciata e la necessità di difesa è alta. Il riflesso di trasalimento è valutata tramite l'elettromiografia (EMG) del muscolo orbicolare suscitato da brevi, intense, esplosioni di rumore bianco acustico (ad esempio, "sonde spavento"). Potenziamento Startle è calcolato come l'aumento di trasalimento grandezza risposta durante la presentazione di serie di segnali di minaccia visivi che segnalano la consegna di una lieve scossa elettrica relativi a insiemi di stimoli appaiati che segnalano l'assenza di shock (spunti no-threat). Nel Task Threat probabilità, la paura viene misurata tramite il potenziamento trasalimento di alta probabilità (100% cue-contingente scossa; CERTAspunti n) la minaccia, mentre l'ansia è misurato attraverso il potenziamento trasalimento a bassa probabilità (20% cue-contingente scossa; incerti) segnali di minaccia. Misura di potenziamento startle durante la Task Threat Probabilità fornisce un'alternativa oggettivo e di facile applicazione per la valutazione di effetto negativo tramite self-report o altri metodi (ad esempio, neuroimaging) che possono essere inappropriati o impraticabile per alcuni ricercatori. Potenziamento startle è stato studiato rigorosamente in entrambi gli animali (ad es., Roditori, primati non umani) e gli esseri umani che facilita la ricerca traslazionale animale a uomo. Potenziamento startle durante certo ed incerto minaccia fornisce una misura oggettiva del affettiva negativa e stati emotivi distinti (paura, ansia) da utilizzare nella ricerca sulla psicopatologia, la sostanza uso / abuso e in generale nella scienza affettiva. Come tale, è stato ampiamente utilizzato dagli scienziati clinici interessati alla psicopatologia eziologia e dagli scienziati affettive interessati a individual differenze di emozione.
Introduction
L'obiettivo generale della task minaccia Probabilità di districare sperimentalmente l'espressione di ansia in risposta a bassa probabilità (cioè, incerta) minacce dalla paura in risposta ad alta probabilità (vale a dire, certe minacce). L'incertezza si verifica quando qualche aspetto di una minaccia è scarsamente definito. Mentre l'ansia può essere descritto in molti modi, esacerbato risposte a bassa probabilità o altrimenti eventi negativi incerti è un sintomo clinico distintivo nei disturbi d'ansia 1,2. Inoltre, aumento dell'ansia legata fisiologica di rispondere durante minaccia incerta di shock contro la paura legate fisiologica di rispondere durante certo rischio di shock nei compiti di laboratorio possono fornire un indicatore fisiologico per disturbi d'ansia 3. Smorzamento di ansia di minacce incerte specifico può essere una componente fondamentale della risposta allo stress smorzamento proprietà di droghe come l'alcool 4-7. Aumento ansia durante uncalune minaccia può segnare un neuroadattamento nel circuito dello stress del cervello a seguito dell'uso di droghe 4,8 cronico. Così, la Task Threat Probabilità fornisce una misura oggettiva del affettiva negativa e stati emotivi distinti (ansia, paura) da utilizzare nella ricerca sulla psicopatologia, uso di sostanze / abuso e la scienza affettiva. Come tale, può essere uno strumento potente per l'utilizzo da parte degli scienziati clinici e affettivi interessati in psicopatologia eziologia e le differenze individuali in emozione.
I metodi tradizionali utilizzati per lo studio delle emozioni nell'uomo
Affettivi scienziati hanno usato una serie di misure e paradigmi per studiare le emozioni umane 9, ma la maggior parte di questi non fornisce la precisione necessaria trovato nella Task minaccia Probabilità di analizzare l'ansia da altre emozioni negative come la paura. Ad esempio, self-report è comunemente usato, ma può soffrire di caratteristiche della domanda e altre forme di distorsione di risposta. I partecipanti possono non essere able di distinguere con precisione tra ansia e paura, e il collegamento del loro rapporto ai meccanismi neurobiologici sottostanti è distale al meglio. Inoltre, self-report deve spesso essere condotto in modo retrospettivo dal momento che il processo di introspezione e relazione potrebbe alterare in altro modo l'esperienza dei partecipanti degli stimoli affettivi. Naturalmente, rapporto retrospettiva soffre di disturbi della memoria e del degrado. Psicofisiologi spesso misurano emozioni durante una manipolazione incidere che coinvolge emotivamente presentazione di immagini evocative 10. Questo compito visualizzazione immagine è ben validato, è meno influenzato dalle carenze del self-report, e ha portato a molte intuizioni importanti per quanto riguarda le differenze individuali nella risposta affettiva e il loro contributo alla psicopatologia 11,12. Tuttavia, solo un ampio effetto negativo viene misurata durante questa operazione la visualizzazione delle immagini che non consente per lo studio di diverse emozioni negative come l'ansia e la paura which può essere misurata con la Task Threat Probabilità. Neuroscienziati affettivi spesso misurano la risonanza magnetica funzionale (fMRI) durante le attività che provocano effetto negativo, ma questi approcci possono essere troppo costosi per molti ricercatori. Inoltre, le risoluzioni spaziali e temporali dei metodi fMRI sono attualmente limitati, rendendo difficile per fMRI per districare le strutture neurologiche che si ritiene essere associato con l'ansia rispetto a altre emozioni. Ancora più importante, influenzano deve ancora essere stabilito un indice di fMRI ben definito di qualsiasi tipo di negativo.
Ricerca traslazionale con animali utilizzando la risposta di trasalimento
La Task Threat probabilità è modellato dopo la ricerca di base con gli animali che hanno fornito il primo esempio della precisione necessaria per distinguere l'ansia dalla paura. I neuroscienziati hanno utilizzato studi lesionali attentamente controllate con roditori per modellare l'ansia e la paura con risposte differenziali alle incerte e alcuniin minaccia cued di scosse elettriche. Questo lavoro ha chiarito importanti differenze nelle risposte di ansia correlate a bassa probabilità, ambiguamente definita, shock distale o comunque incerta rispetto a risposte di paura correlate a altamente probabile, chiaramente definito, imminente certa scossa 13. Minacce incerte provocano il congelamento e la vigilanza iper negli animali, considerando che alcune minacce suscitano evitamento attivo, attacco difensivo, o entrambi 14. Imminente, certe minacce focalizzano l'attenzione sulla minaccia in sé, considerando distali, minacce temporalmente incerti incoraggiano distribuiti attenzione per l'ambiente complessivo 15 - 17. Risposta alle minacce temporalmente incerti sembra essere sostenuta, considerando risposta a determinate minacce è fasica e tempo bloccato alla minaccia 13. Nel lavoro relativo, studi lesionali hanno dimostrato che la risposta alle minacce incerte sono selettivamente mediato da fattori di noradrenalina e vie di rilascio della corticotropina attraverso il lateraledivisioni del nucleo centrale dell'amigdala e del nucleo della stria terminalis 18. Molto di questo lavoro usa potenziamento della risposta agli stimoli acustici come misura dipendente primario 13, che è la stessa misura dipendente utilizzato nel Task Threat Probabilità. I substrati neurobiologici del circuito risposte di allarme sono stati ampiamente studiati con la scoperta di connessioni chiare alle strutture cerebrali attive in risposte a incerti e alcune minacce 19,20. Le risposte di allarme può essere valutata in numerose specie che fornisce uno strumento potente per lo studio traslazionale emozioni. La risposta di trasalimento nell'uomo si verifica riflessivamente in risposta ad uno stimolo uditivo improvviso e intenso. Startle è più spesso misurata negli esseri umani dal collocamento di elettromiografia (EMG) elettrodi sul orbicularis oculi (chiusura coperchio) del muscolo dell'occhio. Startle attività EMG correlati viene potenziata quando un organismo è presentato con una stimul minacciosonoi come ad esempio un imminente scossa elettrica rispetto agli stimoli non minaccioso 19.
Il No-shock, prevedibile-shock, Unpredictable-shock (NPU) compito e la minaccia dell'incertezza
La Task Threat probabilità è stato ispirato da Grillon e colleghi quando questi ricercatori hanno introdotto l'uso di potenziamento trasalimento per studiare l'ansia e la paura negli esseri umani con il compito 21 No-shock, prevedibile-shock, Unpredictable-shock (NPU). Nella condizione prevedibile del compito NPU, gli shock sono al 100 per cento cue-contingente e si verificano in un costante, tempo di nota (fine della breve presentazione cue). Nella condizione imprevedibile del compito NPU, gli shock sono completamente imprevedibili. I pazienti con disturbi da stress post-traumatico e di panico esibiscono selettivamente aumentato trasalimento potenziamento durante scossa imprevedibile, ma non prevedibile nel compito NPU 22,23. In altri lavori, i farmaci prescritti per trattare l'ansia avere un effetto maggiore sulla potentiati trasalimentodurante scossa imprevedibile che durante scossa prevedibile nel compito NPU 24. Nella ricerca sugli effetti ansiolitici dell'alcol, Moberg e Curtin 4 utilizzate il compito NPU di dimostrare che una dose moderata di alcol riduce selettivamente spaventare potenziamento durante la minaccia di imprevedibile, ma non urti prevedibile. L'incertezza è multiforme e shock nella condizione imprevedibile del compito NPU sono incerte per quanto riguarda sia se vengono a verificarsi (incertezza probabilità) e quando si verificano (incertezza temporale). Molte teorie suggeriscono che la QUANDO dimensione di incertezza è fondamentale nella produzione di ansia 19. Tuttavia, i dati provenienti da Curtin et al. 5 suggerisce un meccanismo comune per l'elicitazione di ansia in vari tipi di incertezza. Il compito Threat Probabilità descritto qui manipola incertezza su IF uno shock si verifica mentre si tiene tutte le altre dimensioni di incertezza costante chiarendo cosìquale aspetto di incertezza è responsabile degli effetti il compito presenta. Le attività che utilizzano il potenziamento trasalimento di minaccia cued sono flessibili e possono anche essere modificati dagli scienziati affettivi per manipolare l'incertezza su dove le scosse stanno per accadere 25 e quanto male saranno 7,26. Di tutti questi compiti, la minaccia Probabilità Task è uno dei più facili da interpretare a causa della sua attenzione su una dimensione di incertezza e più semplice da implementare a causa della sua inclusione di due sole varianti di incertezza minaccia (bassa probabilità e alta probabilità di shock).
La Task Threat Probabilità
Nel Task Minaccia probabilità, il partecipante è seduto a circa 1,5 m da un tubo a raggi catodici (CRT) del monitor. Spunti minacce vengono visualizzate sul monitor per 5 secondi ciascuna con un ITI durata variabile (range = 15-20 sec). Spunti minacce sono divisi in gruppi di due condizioni di minaccia di shock e una condizione di assenza di pericolo (vedi
Il compito Threat probabilità è stata utilizzata per dimostrare che la bassa probabilità (incerta) di shock da sola è sufficiente a suscitare ansia e consentire la valutazione degli effetti ansiolitici dell'alcol
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Protocol
Il comitato etico locale ha approvato la seguente procedura e tutti i partecipanti che hanno preso parte a questa procedura ha dato il consenso informato. Per ulteriore dettaglio della presentazione di misurazione e di stimolo psicofisiologico consultare 30,27.
1 Elettromiografia (EMG) Preparazione di registrazione
- Chiedere al partecipante di lavare il viso accuratamente con sapone, prestando particolare attenzione alle posizioni dei sensori di destinazione, che si trovano al di sotto di un occhio e nel mezzo del fronte del partecipante (vedi Figura 2).
- Sedile il partecipante in una comoda poltrona in posizione verticale nella camera sperimentale.
- Preparare la pelle del partecipante per la misurazione EMG.
- Pulire le posizioni dei sensori di destinazione con un tampone di alcool.
- Pulire le stesse posizioni con un gel esfoliante grintoso con un piccolo tampone di garza per rimuovere ulteriori sporco o cellule morte della pelle che possono impedire la misurazione of l'attività elettromiografica.
- Preparare e collegare gli elettrodi EMG.
- Riempire tutti cloruro d'argento-argento (Ag-AgCl) tazze sensori con gel conduttivo con una siringa e l'ago smussato.
- Attaccare un grande (ad esempio 8 mm) Sensore Ag-AgCl al centro della fronte del partecipante utilizzando un collare adesivo.
- Collegare due ulteriori piccoli (ad esempio, 4 mm) sensori di Ag-AgCl sotto l'occhio del partecipante utilizzando collari adesivi. Inserire il primo di questi piccoli sensori in linea con la pupilla a sguardo in avanti e il secondo sensore 1-2 cm lateralmente alla prima (figura 2; vedi anche 27). Non permettere che i collari adesivi per sovrappongono in quanto ciò può aumentare il movimento artefatto. Evitare di overflow gel per evitare la formazione di un ponte di gel tra i due sensori sotto l'occhio come questo causerà un flusso di corrente attraverso il ponte e mettere in pericolo la misurazione dell'attività EMG.
- Avviare il software di acquisizione EMG su tegli Fisiologia computer e chiedere al partecipante a lampeggiare un paio di volte per verificare che la risposta EMG viene registrata correttamente e che l'occhio lampeggia può osservare sul display del software di raccolta dati (vedi Figura 3A per un esempio di attività EMG associata ad una lampeggiare).
- Controllare l'impedenza per ciascun sensore.
NOTA: Molti laboratori richiedono impedenze inferiori a 10 kW (o più conservativo, 5 k), ma le soglie tollerabili effettivi per i livelli di impedenza misurati dipendono da molte variabili quali il design sperimentale, progettazione degli amplificatori, e vincoli pratici rispetto al tempo necessario per ridurre impedenze e la popolazione partecipante. Indipendentemente da ciò, alte impedenze aumentano la suscettibilità del segnale EMG di artefatto elettrico, che può essere problematico (rumore di 60 Hz; vedi Figura 3B). - Posizionare le cuffie sulla testa del partecipante.
2 Baseline Misura di Genrale Startle Reattività
NOTA: Questa valutazione serve anche ad abituare ulteriormente la risposta di trasalimento prima delle tre sonde assuefazione consegnati poco prima di iniziare compito 31. Compreso reattività startle generale come covariata nell'analisi statistica di potenziamento trasalimento aumenta la potenza statistica per rilevare all'interno e tra gli effetti partecipanti. Generale startle reattività può anche riflettere una misura di differenza individuale interessante 12,32.
- Chiedi ai partecipanti di mettersi a proprio agio prima dell'inizio dell'attività di base e di rimanere il più fermo possibile durante l'attività con i piedi appoggiati sul pavimento. Movimento partecipante può introdurre artefatti nel segnale EMG (vedi Figura 3C).
- Ricordare il partecipante che possono interrompere la loro partecipazione in qualsiasi momento durante l'esperimento. Monitorare il partecipante con video e segnale audio dalla camera sperimentale sia in fase dila valutazione di base e il compito principale.
- Salvare il segnale EMG con il software di acquisizione sul computer fisiologia e avviare il software di presentazione dello stimolo sul computer di controllo dello stimolo.
- Presentare il partecipante con una serie di quadrati colorati che verrà utilizzato nel compito principale, ma non ancora in coppia con scosse elettriche. Sonde spavento presente durante un sottoinsieme di questi segnali e l'intervallo tra i segnali. Parametri di temporizzazione per la durata cue, intervallo tra spunti, di trasalimento sonde devono corrispondere parametri dal compito principale. Misura affidabile di reattività generale startle richiede la presentazione di almeno 4 sonde. Questo compito di base richiede circa 5 minuti per completare.
- Media insieme picco EMG risposte di allarme del partecipante ad ogni startle probe nella procedura di base per produrre un valore che servirà di reattività trasalimento generale di questo partecipante (vedere i passaggi 6,1-6,6 per come elaborare i dati EMG). Includerereattività startle generale come additivo o covariate interattiva in modelli statistici che coinvolgono potenziamento startle (vedi punto 6.8).
3 Shock soglia di tolleranza di valutazione
- Applicare due elettrodi di shock con del nastro medico standard per mano del partecipante (ad esempio, falangi distali di indice e l'anulare della mano) 33-35.
- Presentare il partecipante con una serie di sempre più intense scosse elettriche. Dopo ogni scossa è amministrato, chiedere al partecipante di valutare come repulsivo hanno trovato la scossa su una scala di 100 punti. Chiedi loro di utilizzare un punteggio di 0 se non possono sentire una scossa a tutti, un punteggio di 50 per il primo livello di shock che ritengono di essere a disagio, e un punteggio di 100 per il più alto livello di shock che possono tollerare.
- Istruire il partecipante che è importante riportare accuratamente l'ammortizzatore più alto possono tollerare. Il partecipante non deve be informato che il loro rapporto avrà un impatto degli shock reali che ricevono come questo può portare a distorsioni nella loro relazione.
- Fermare la valutazione tolleranza agli urti una volta che il partecipante Prezzi uno shock come 100 Registrare il livello di shock e somministrare scosse a questo livello nel Task minaccia Probabilità di controllare per le differenze individuali nella sensibilità di shock.
NOTA: scosse elettriche vengono somministrati al personale la massima soglia di tolleranza agli urti di ogni partecipante. Tuttavia, scosse di intensità inferiore sono utilizzati anche 21. Indipendentemente da ciò, è importante che l'intensità d'urto selezionato è sufficiente per scatenare una forte risposta affettiva negativa e associato startle potenziamento da tutti i partecipanti.
4 La Task Threat Probabilità
- Fornire il partecipante con una storia di copertina che incoraggia l'attenzione tutta l'attività.
NOTA: Alcuni partecipanti potrebbero trovare difficoltà a mantenere l'attenzione throughout Task Threat Probabilità. Un esempio di una storia di copertura che i ricercatori possono dire i partecipanti al fine di incoraggiare l'attenzione in questo compito è di informare il partecipante che i ricercatori sono interessati a misurare la capacità dei partecipanti di prestare attenzione nel corso del tempo durante un compito visivo ripetitivo semplice simile al compito richiesta di controllori del traffico aereo. - Fornire il partecipante con le informazioni sulle attività generali e specifiche contingenze cue-urto per ogni condizione.
- Istruire il partecipante che l'operazione dura circa 20 min.
- Istruire il partecipante che il compito include spunti che durano 5 secondi ciascuno separato da 15-20 secondi in media.
- Informare il partecipante che gli spunti sono organizzati in insiemi con ogni set della durata di 2-3 minuti ciascuno.
- Istruire il partecipante che ci sono tre tipi di set, 20% insiemi d'urto, 100 set% urto e Nessun set di urto.
- Istruire il partecipante che riceveranno shock alfine di circa 1 su ogni 5 stecche in 20% insiemi di shock e 5 su ogni 5 stecche in 100% insiemi di shock.
- Assicurare il partecipante che riceveranno nessun shock in qualsiasi momento durante Nessun set di shock o durante il tempo tra le presentazioni dei segnali (ITI) in nessuno dei set.
- Lasciare che il partecipante di porre domande circa l'attività alla fine delle istruzioni. In seguito a questo, il partecipante quiz per assicurarsi che capiscano completamente le contingenze urto. Ricordare il partecipante che possono interrompere la loro partecipazione in qualsiasi momento durante l'esperimento.
- Salvare il segnale EMG con il software di acquisizione sul computer fisiologia e avviare il software di presentazione dello stimolo sul computer di controllo dello stimolo che controlla gli stimoli di attività.
- Monitorare attentamente il partecipante per i movimenti volontari, chiudendo gli occhi, o di eccessivo disagio.
5. post-esperimento
- Dopo l'operazione minaccia cued, Somministrare un questionario ai partecipanti per verificare che le contingenze delle minacce sono stati ben compresi durante il compito. Chiedere al partecipante di valutare come ansiosi o timorosi erano quando hanno visto ogni spunto minaccia su una scala di valutazione a 5 punti da 1 (per niente ansioso / pauroso) a 5 (estremamente ansioso / timoroso).
NOTA:. Risultati di Bradford et al 7,25 con due compiti incertezza minaccia separati hanno mostrato un modello di risultati in ansia auto-riferito che strettamente abbinati che di potenziamento startle. - Debrief il partecipante, li compensare il loro tempo, e licenziare.
- Pulire e disinfettare tutti i sensori.
6 Elaborazione dati, riduzione e analisi
NOTA: I ricercatori possono eseguire l'elaborazione dei dati e la riduzione con vari pacchetti software. EEGLAB 36 è un toolbox open source per l'analisi dei dati psicofisiologici all'interno di Matlab <sup> 37. Per uno script per i modelli EEGLAB del trattamento dei dati e misure di riduzione si prega di consultare il materiale supplementare. Elaborazione dei dati e riduzione seguire le linee guida pubblicate 27. Per una visualizzazione di pochi secondi del non trasformati (grezzo) segnale continuo EMG circostante una sonda trasalimento, si veda la Figura 4A.
- Applicare un filtro passa alto avanti-indietro (4 ° ordine 28 Hz filtro Butterworth) al grezzo continua EMG (vedere Figura 4A, B).
- Correggere l'EMG continuo filtrato (vedere Figura 4C).
- Liscio il segnale EMG rettificato con un avanti-indietro 4 ° ordine 30 Hz Butterworth filtro passa-basso (vedi Figura 4D).
- Epoch il segnale continuo livellato, mantenendo -50 a 250 msec che circondano l'acustica insorgenza sonda startle e "Baseline corretto" il segnale epoched sottraendo la media della linea di base pre-sonda (-50 a 0 msec) da tutto il epoched signal (vedi Figura 4E).
- Punteggio ottenuto risposte di allarme da ogni epoca come la massima risposta tra 20 e 100 msec post-sonda insorgenza (vedi Figura 4F).
- Rifiutare prove con artefatto eccessiva (ad esempio, deviazioni eccessive nella linea di base pre-sonda; vedere la Figura 5).
NOTA: I segnali che contengono più di 40 mV deviazioni nella linea di base pre-sonda possono essere identificate come artefatto. - Risposta medio startle per epoche all'interno di ogni condizione di lavoro (no-shock, il 20% scossa, 100% shock) (vedi Figura 6A).
- Calcola potenziamento startle per lo shock incerto come la differenza tra la risposta di trasalimento mezzo per spaventare le sonde durante 20% spunti d'urto contro non-urto spunti (vedi Figura 6B). NOTA: risposte di allarme per le sonde ITI durante la condizione del 20% può essere misurata anche per studiare gli effetti di anticipazione e sostenuta potenziamento trasalimento relativi ad alcuni conceptualizations di ansia 6,21.
- Calcola potenziamento startle per certo shock, come la differenza tra la risposta di trasalimento mezzo per spaventare le sonde durante 100% spunti d'urto contro non-urto spunti (vedi Figura 6B).
- Analizzare potenziamento startle utilizzando un modello lineare generale con misure ripetute a condizione compito e reattività startle generale (calcolata al punto 2.5) come additivo o covariate interattivo 32.
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Representative Results
La Task Threat Probabilità produce robusto trasalimento potenziamento sia durante il 100% (certo) probabilità e il 20% (incerti) segnali di minaccia probabilità (vedi Figura 6B). Risultati precedenti che utilizzano questo compito spettacolo startle potenziamento durante l'incerto (20%) condizione di minaccia per essere notevolmente aumentati sopra potenziamento startle durante l'alta probabilità (100%) condizione (certo) minaccia. Somministrazione acuta di un moderato di alcol fa (target concentrazione di alcol nel sangue pari a 0,08%) produce selettivamente maggiore riduzione nel potenziamento trasalimento durante il 20% (incerta) la minaccia contro il 100% (certo) minaccia (vedi Figura 7) negli esseri umani. Ciò conferma la risposta allo stress "classico" effetto dell'alcool frenante sulla ansia 38,39. Allo stesso modo, a breve termine (3 giorni) la privazione di marijuana tra i forti consumatori di marijuana al giorno produce selettivo maggiore aumento di potenziamento trasalimento durante il 20% (incerta) la minaccia contro il 100% (CERTain) minaccia nell'uomo (vedere Figura 8). Questo risultato è coerente con roditore attuale evidenza neuroscienze che implica selettiva "neuroadattamento stress" nei circuiti cerebrali responsabili di ansia durante minacce incerte o di altri fattori di stress 8,13.
Figura 1. Cues nel Task Threat Probabilità sono divisi in due la minaccia di shock (shock visualizzati con fulmini gialli) condizioni di probabilità della probabilità del 100% e la probabilità del 20%. Ammortizzatori verificano 4,5 sec nei tempi di presentazione cue in blocchi di minaccia. Potenziamento startle per i segnali di minaccia viene calcolata da trasalimento a insiemi di segnali non-minaccia. Ogni tipo di cue viene visualizzato in un colore diverso per facilitare la comprensione della condizione attuale. Sonde di stimoli acustici (visualizzaticome asterischi nero) sono presentati 4 secondi nei tempi di presentazione cue. Sonde stimoli acustici sono presentati anche a 13 o 15 secondi nei periodi ITI tra i segnali.
Figura 2 EMG posizionamento degli elettrodi. Due piccoli (4 mm) gel elettro-conduttivo pieni elettrodi EMG Ag-AgCl sono disposti sopra la parte inferiore del muscolo orbicolare. Una grande (8 mm) Ag-AgCl elettrodo di terra è posto sul sito non focale, come la fronte del partecipante.
Figura 3 segnali EMG grezzo. Pannello A mostra 2 sec del segnale EMG presentazione di una sonda startle (grigio verticale linea tratteggiata) circostante. Pannello Bvisualizza un periodo simile di segnale EMG che è contaminato da un elevato grado di rumore elettrico dovuto alle alte impedenze. Pannello C mostra un analogo periodo di segnale EMG che è contaminato da artefatti da movimento. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Figura 4 Riduzione dei dati per Startle risposta. Pannelli AF visualizzare un segnale EMG grezzo preso attraverso ogni fase di lavorazione descritte nel protocollo. La presenza della sonda di trasalimento è indicato da una linea tratteggiata grigia verticale) Pannello A mostra un segnale EMG non elaborato. Pannello B Visualizza un segnale EMG che è stato filtrato passa alto per eliminare bassa frequenza artefatto. Panel C visualizza lo stesso segnale EMG dopo rettifica. Pannello D display lo stesso segnale EMG dopo che è stata lisciata da un filtro passa basso. Pannello E visualizza lo stesso segnale EMG dopo che è stato epoched basale e corretta. Pannello F visualizza lo stesso segnale EMG come pannello E con la fascia grigia che rappresenta i 20 msec a 100 msec finestra di punteggio per la risposta di trasalimento di picco (contrassegnato con un segno di tratteggio verticale). Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Figura 5 artefatto eccessivo in pre-sonda di riferimento. Un segnale EMG completamente elaborato con eccessiva pre-sonda l'attività di base. In questo caso, il partecipante trasferisce o palpebre immediatamente prima della presentazione sonda stimoli acustici (grigio verticale linea tratteggiata).05fig5highres.jpg "target =" _blank "> Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Figura livello 6 Trial startle e dire potenziamento startle per condizione. Pannello A mostra una completamente elaborato studio individuale da ciascuna delle tre condizioni (20% scossa [in blu], 100% scossa [in rosso], n Shock [in verde] ) sovrapposti l'uno sull'altro. Presentazione della sonda di trasalimento è indicato da una linea tratteggiata grigia verticale. La fascia grigia rappresenta i 20 msec a 100 msec finestra di punteggio per la risposta di picco trasalimento. Peak segnato risposte di allarme è indicato da una linea di tratteggio verticale. Pannello B mostra il potenziamento media startle dopo aver sottratto la media ha ottenuto risposta attraverso le 6 prove individuali nella condizione n-Shock dalla media ha ottenuto risposta attraverso le 8 prove individuali per ogni Shoccondizione di k. Per il 100% d'urto e il 20% delle condizioni di shock sono visualizzati in rosso e blu, rispettivamente, media potenziamento trasalimento. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Figura 7 Startle potenziamento per gruppo Beverage e probabilità minaccia. Media potenziamento startle per lo stato di shock del 20% viene visualizzata con la linea blu. Media potenziamento startle per la condizione di shock 100% viene visualizzata con la linea rossa. Errore standard della media di stime puntuali del previsto potenziamento startle nel modello lineare generale vengono visualizzate con barre di errore 6. Clicca qui per vedere una versione più grandedi questa figura.
Figura 8 Startle potenziamento per gruppo di Marijuana e probabilità minaccia. Media potenziamento startle per lo stato di shock del 20% viene visualizzata con la linea blu. Media potenziamento startle per la condizione di shock 100% viene visualizzata con la linea rossa. Errore standard della media di stime puntuali del previsto potenziamento startle nel modello lineare generale vengono visualizzate con barre di errore 29. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Supplementare Figura 1. Schema elettrico per la scatola scossa personalizzato utilizzato in John Curtin 's Addiction Research Laboratory.
Supplemental Tabella 1. Una serie completamente controbilanciato di prove per l'attività Threat Probabilità. Ordini multipli dovrebbero essere utilizzati tra i partecipanti per ridurre gli effetti di ordine.
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Discussion
La Task Threat probabilità può essere utilizzato per studiare l'espressione di ansia e paura valutando il potenziamento trasalimento a bassa probabilità (incerta) e alta probabilità (certo) minaccia di scosse elettriche. I dipendenti di misura e delle minacce contingenze primari utilizzati in questo compito può essere utilizzato con roditori, primati non umani e gli esseri umani, quindi, fornendo un ottimo strumento traslazionale per studiare l'espressione di emozioni negative 13,18,40. Potenziamento startle a rischio di scossa elettrica ha collegamenti chiari attivazione del sistema difensivo, è resistente al controllo volitivo, e ha ben definito substrati neurobiologici. Questo è in contrasto con le misure self-report di affetto che può essere indebitamente influenzato da caratteristiche della domanda e sono distale di neurobiologia conosciuto. La Task Minaccia Probabilità offre la precisione per analizzare forme distinte di affetti negativi in contrasto ad altri metodi psicofisiologici comuni come il Picture Emotional Guarda il compito.La Task Threat Probabilità è semplice da implementare e facile da analizzare a differenza di altri metodi più costosi e tecnici come fMRI.
La Task Threat Probabilità è un esempio di una classe più ampia di compiti di minaccia che manipolano l'incertezza minaccia con scosse elettriche cued come la minaccia e sorprendono potenziamento come misura dipendente. Come tale, vi è una notevole flessibilità in contingenze cue-urto e le caratteristiche d'urto in grado di supportare un programma di ricerca con forti repliche concettuali. Ad esempio, la Task minaccia Probabilità è un derivato del precedentemente validato No-Shock, Shock prevedibile, Imprevedibile compito scossa 21. Il compito NPU manipola incertezza per quanto riguarda sia IF (probabilità shock) e QUANDO (tempistica shock) si verificheranno scosse. Il compito NPU è stato utilizzato per esaminare gli effetti di amministrazione di droga e di deprivazione sulla risposta affettiva negativa 4,34 e meccanismi eziologici di umore e ansiaDisturbi 22 - 24,41 - 43. In altre ricerche, Curtin e colleghi hanno sviluppato varianti di questi compiti minacce cued che manipolano proprio l'incertezza su quando minaccia (tempi di shock) 5,29,44; DOVE (posizione dell'amministrazione sul corpo per shock) 25; e quanto male (intensità shock) 7. . Mentre Curtin et al s 'uso di queste attività si è finora concentrata sugli effetti della somministrazione del farmaco e il ritiro nei partecipanti sani; tutti questi compiti potrebbero essere utilizzati per studiare l'ansia e la paura delle risposte in pazienti con ansia e altri disturbi mentali 2,45.
Curtin e colleghi hanno usato tutte le classi di cui sopra di compiti minacce cued in un programma di ricerca che ha sondato le condizioni al contorno di effetti ansiolitici dell'alcol su ansia espressa nel corso incerto minaccia, ampiamente definiti. In tutti questi compiti, l'alcol ha avuto un significativamente maggiore effetto frenante risposta allo stress sul potenziamento startle durante incerto che certo minaccia. Il modello costante dei risultati supporta la validità del costrutto incertezza minaccia e l'uso di tutta questa classe di funzioni per manipolare questo costrutto. Modelli di dipendenza neuroscienze animali suggeriscono che neuroadattamento nella risposta alle minacce incerte e altri fattori di stress seguenti ripetuto, l'uso cronico di droga fornisce un meccanismo importante nella eziologia di alcol e altre droghe tossicodipendenza 8. Una ricerca dal nostro laboratorio utilizzando questi compiti minacce cued ha fornito il supporto preliminare per questo meccanismo eziologico nell'uomo 29,34,44.
Sebbene potenziamento startle fornisce una misura traslazionale interessante di reattività difensiva per eventi avversi nella minaccia Probabilità Task, la convalida incrociata con altre misure distinte di effetto negativo rispondere ridurrà le preoccupazioni circa spiegazioni alternative che potrebberoessere specifici per questa misura dipendente. In realtà, la Task Threat Probabilità può ospitare comodamente altre misure dipendenti. Ad esempio, potenziali evento correlati, inibizione prepulse di trasalimento, e le risposte comportamentali possono essere esaminate nel Task minaccia Probabilità di permettere ai ricercatori di sondare le differenze nella funzione attenzionale in ansia rispetto paura 15,17,46. I ricercatori interessati a ansia e acquisizione paura, piuttosto che espressione, possono modificare le istruzioni e parametri di stimolo nel Task minaccia Probabilità di servire al meglio le loro domande di ricerca. Come osservato in precedenza, retrospettiva self-report di ansia / paura dopo ogni serie o alla fine del task può essere ottenuto facilmente 7. Misurazione in linea di percepita scossa probabilità può essere ottenuta anche tramite comunicato tastiera o registrazione vocale per garantire che i partecipanti mantengano l'attenzione e la comprensione delle istruzioni durante l'operazione (per un esempio vedi 47). Il lavoro futuro con la Prob Threatcapacità di attività e compiti minacce CUED simili possono combinare altri metodi durante l'utilizzo di popolazioni di pazienti clinici per aumentare la validità esterna del compito e definire ulteriormente l'ansia e la paura. Ad esempio, è possibile correlare le differenze individuali nella risposta durante il Threat Probabilità operativa con risposta alle minacce e altri fattori di stress nel "mondo reale" che vengono valutati mediante valutazione momentanea ecologica (EMA). Inoltre, partecipante di rispondere durante l'operazione minaccia di probabilità può essere usato come un endpoint surrogato 48-50 per studiare gli effetti degli interventi farmacologici e / o comportamentali per trattare dell'umore e disturbi d'ansia e disturbi dipendenza da sostanze.
La Task Threat probabilità può ospitare anche le minacce diverse da scosse elettriche così come altri metodi di misurazione trasalimento. Ad esempio, il potenziamento della risposta eyeblink trasalimento è stato confermato in risposta ad Aversive getto d'aria diretto alla gola 51 e aversivo forte rumore 52. Le risposte di allarme può essere potenziato da oscurità negli esseri umani, che fornisce una chiara ponte traslazionale alla luce potenziato startle nei roditori (una specie notturne 13). La risposta di trasalimento occhio-batter può anche essere provocato da sonde in altre modalità sensoriali di tipo visivo e tattile 27 53. Chiaramente, la misura di potenziamento startle nel Task Threat Probabilità e relativi compiti minaccia cued fornisce uno strumento flessibile per affettiva scienziati interessati in risposta affettiva negativa normativo e patologico.
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Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Amplifier | Numerous options | See Curtin, Lorenzo, and Allen (2007) for a list of vendors. | |
| Small Ag/AgCl EMG Sensors |  Discount Disposables |
TDE-023-Y-ZZ-S | 4 mm, and 48 in lead length |
| Large Ag/AgCl EMG sensor | Discount Disposables |
TDE-022-Y-ZZ-S | 8 mm, and 48 in lead length |
| Small electrode collars | Discount Disposables |
TD-23 | 5 mm |
| Large electrode collars | Discount Disposables |
TD-22 | 8 mm |
| Shock box | Custom | Custom | See supplemental material for a circuit diagram for the custom shock box used by the Curtin laboratory. An example of a commerical shock box can be found at: http://www.psychlab.com/stim_SHK_shockers.html. |
| Alcohol pads | Fisher Scientific |
06-669-72 | |
| Exfoliant gel | Weaver and Company |
NuPrep | |
| Conductive Gel | Electro-Cap International |
ECA E9 | |
| Gauze pads | Neuromedical Supplies |
95000025 | |
| Blunt Needle | Electro-Cap International |
E8B | |
| Medical tape | Neuromedical Supplies |
95000032 | |
| Electrode Sterilizing Solution | Emergency Medical Products: |
MX-2800 | Gloves should be warn when handling metricide. |
| Headphones | Sennheiser |
4974 | Head phones should be capable of repeatedly delivering startle probe’s at the level chosen by experimenters (e.g.102 dB). |
| Participant monitoring camera | PolarisUSA |
BC-660B | Infrared capable camera so participant can be monitored while lights are off in experiment room. |
| Infrared panel | PolarisUSA | IR-TILE | http://www.polaris.com/en-us/home.aspx |
| Video monitor for participant monitoring | Marshall Electronics |
M-Pro CCTV 19 | |
| Stimulus Computer | Dell |
Dell Optiplex3010 | Most modern computers appropriate |
| Sound card (Stimulus computer) | Creative |
70SB127000002 | The sound card delivers the startle probes. An example of a stand alone noise generator can be found at: http://www.psychlab.com/stim_TG_WN_sound.html#. |
| I/O card (Stimulus computer) | Measurement Computing |
PCI-DIO24 | I/O card allows control of shock box and communication of event markers (e.g. for startle probe occurrence) to data collection computer. |
| Stimulus control software | Psychtoolbox |
Open source (free) toolbox based in Matlab. | |
| Computational platform for stimulus control and data reduction | MathWorks |
Required to use Psychtoolbox and EEGLAB (below). | |
| Data collection computer | Dell |
Dell Optiplex3010 | Most modern computers are appropriate |
| Psychophysiology acquisition software | Numerous options | See Curtin, Lorenzo, and Allen (2007) for a list of vendors. | |
| Stimulus Monitor | Acer |
Acer AL1916W | |
| Data Collection Monitor | Acer |
Acer AL1916W | |
| Participant CRT monitor | ViewSonic |
P810 | |
| Data processing software | EEGLAB |
Open source (free) software package based in Matlab. |
References
- Barlow, D. H. Unraveling the mysteries of anxiety and its disorders from the perspective of emotion theory. The American psychologist. 55 (11), 1247-1263 (2000).
- Boswell, J. F., Thompson-Hollands, J., Farchione, T. J., Barlow, D. H. Intolerance of uncertainty: A common factor in the treatment of emotional disorders. Journal of Clinical Psychology. 69 (6), 630-645 (2013).
- Grillon, C. Models and mechanisms of anxiety: evidence from startle studies. Psychopharmacology. 199 (3), 421-437 (2008).
- Moberg, C. A., Curtin, J. J. Alcohol selectively reduces anxiety but not fear: startle response during unpredictable vs. predictable threat. Journal of Abnormal Psychology. 118 (2), 335-347 (2009).
- Hefner, K. R., Moberg, C. A., Hachiya, L. Y., Curtin, J. J. Alcohol stress response dampening during imminent versus distal, uncertain threat. Journal of abnormal psychology. 122 (3), 756-769 (2013).
- Hefner, K. R., Curtin, J. J. Alcohol stress response dampening: Selective reduction of anxiety in the face of uncertain threat. Journal of Psychopharmacology (Oxford, England). 26 (2), 232-244 (2012).
- Bradford, D. E., Shapiro, B. L., Curtin, J. J. How bad could it be? Alcohol dampens stress responses to threat of uncertain intensity. Psychological science. 24 (12), 2541-2549 (2013).
- Koob, G. F., Volkow, N. D.
- Mauss, I. B., Robinson, M. D.
- Lang, P. J., Bradley, M. M., Cuthbert, B. N. Emotion, attention, and the startle reflex. Psychological Review. 97 (3), 377-395 (1990).
- Lang, P. J. The emotion probe. Studies of motivation and attention. The American psychologist. 50 (5), 372-385 (1995).
- Vaidyanathan, U., Patrick, C. J., Cuthbert, B. N. Linking dimensional models of internalizing psychopathology to neurobiological systems: Affect-modulated startle as an indicator of fear and distress disorders and affiliated traits. Psychological bulletin. 135 (6), 909-942 (2009).
- Davis, M., Walker, D. L., Miles, L., Grillon, C. Phasic vs sustained fear in rats and humans: Role of the extended amygdala in fear vs anxiety. Neuropsychopharmacology Reviews. 35, 105-135 (2010).
- Blanchard, R. J., Blanchard, D. C. Attack and defense in rodents as ethoexperimental models for the study of emotion. Progress in Neuro-Psychopharmacology & Biological Psychiatry. 13, S3-S14 (1989).
- Cornwell, B. R., Echiverri, A. M., Covington, M. F., Grillon, C. Modality-specific attention under imminent but not remote threat of shock: Evidence from differential prepulse inhibition of startle. Psychological Science. 19 (6), 622-6210 (2008).
- Fanselow, M. S., Lester, L. S. A functional behavioristic approach to aversively motivated behavior: predatory imminence as a determinant of the topography of defensive behavior. Evolution and Learning. , 185-212 (1988).
- Mobbs, D., Petrovic, P., et al. When fear is near: Threat imminence elicits prefrontal-periaqueductal gray shifts in humans. Science. 317 (5841), 1083-1010 (2007).
- Walker, D., Davis, M. Role of the extended amygdala in short-duration versus sustained fear: A tribute to Dr. Lennart Heimer. Brain Structure and Function. 213 (1-2), 29-42 (2008).
- Davis, M. Neural systems involved in fear and anxiety measured with fear-potentiated startle. American Psychologist. 61 (8), 741-756 (2006).
- Alvarez, R. P., Chen, G., Bodurka, J., Kaplan, R., Grillon, C. Phasic and sustained fear in humans elicits distinct patterns of brain activity. NeuroImage. 55 (1), 389-400 (2011).
- Schmitz, A., Grillon, C. Assessing fear and anxiety in humans using the threat of predictable and unpredictable aversive events (the NPU-threat test). Nature Protocols. 7 (3), 527-532 (2012).
- Grillon, C., Lissek, S., Rabin, S., McDowell, D., Dvir, S., Pine, D. S. Increased anxiety during anticipation of unpredictable but not predictable aversive stimuli as a psychophysiologic marker of panic disorder. American Journal of Psychiatry. 165 (7), 898-904 (2008).
- Grillon, C., Pine, D. S., Lissek, S., Rabin, S., Bonne, O., Vythilingam, M. Increased anxiety during anticipation of unpredictable aversive stimuli in posttraumatic stress disorder but not in generalized anxiety disorder. Biological Psychiatry. 66 (1), 47-53 (2009).
- Grillon, C., Chavis, C., Covington, M. F., Pine, D. S. Two-week treatment with the selective serotonin reuptake inhibitor citalopram reduces contextual anxiety but not cued fear in healthy volunteers: A fear-potentiated startle study. Neuropsychopharmacology. 34 (4), 964-971 (2009).
- Alcohol induced stress neuroadaptation: Cross sectional evidence from startle potentiation and ERPs in healthy drinkers and abstinent alcoholics during uncertain threat. Bradford, D. E., Moberg, C. A., Starr, M. J., Motschman, C. A., Korhumel, R. A., Curtin, J. J. Society for Psychophysiological Research, Abstracts for the Fifty-Third Annual Meeting, Firenze Fiera Congress & Exhibition, Center, Florence, Italy, , (2013).
- Shankman, S. A., Robison-Andrew, E. J., Nelson, B. D., Altman, S. E., Campbell, M. L. Effects of predictability of shock timing and intensity on aversive responses. International Journal of Psychophysiology: Official Journal of the International Organization of Psychophysiology. 80 (2), 112-118 (2011).
- Blumenthal, T. D., Cuthbert, B. N., Filion, D. L., Hackley, S., Lipp, O. V., van Boxtel, A. Committee report: Guidelines for human startle eyeblink electromyographic studies. Psychophysiology. 42 (1), 1-15 (2005).
- Valsamis, B., Schmid, S. Habituation and prepulse inhibition of acoustic startle in rodents. Journal of visualized experiments: JoVE. (55), e3446 (2011).
- Gloria, R. Uncovering a potential biological marker for marijuana withdrawal: Startle potentiation to threat. , University of Wisconsin-Madison. 70 (2011).
- Curtin, J. J., Lozano, D., Allen, J. B. The psychophysiology laboratory. , Oxford University Press. New York. (2007).
- Lane, S. T., Franklin, J. C., Curran, P. J. Clarifying the nature of startle habituation using latent curve modeling. International journal of psychophysiology: official journal of the International Organization of Psychophysiology. 88 (1), 55-63 (2013).
- Bradford, D. E., Kaye, J. T., Curtin, J. J. Not just noise: individual differences in general startle reactivity predict startle response to uncertain and certain threat. Psychophysiology. 51 (5), 407-411 (2014).
- Curtin, J. J., Patrick, C. J., Lang, A. R., Cacioppo, J. T., Birbaumer, N. Alcohol affects emotion through cognition. Psychological Science. 12 (6), 527-531 (2001).
- Hogle, J. M., Kaye, J. T., Curtin, J. J. Nicotine withdrawal increases threat-induced anxiety but not fear: Neuroadaptation in human addiction. Biological Psychiatry. 68 (8), 687-688 (2010).
- Hogle, J. M., Curtin, J. J. Sex differences in negative affective response during nicotine withdrawal. Psychophysiology. 43 (4), 344-356 (2006).
- Delorme, A., Makeig, S. EEGLAB: an open source toolbox for analysis of single-trial EEG dynamics including independent component analysis. Journal of Neuroscience Methods. 134 (1), 9-21 (2004).
- Statistics Toolbox. , The Mathworks Inc.. Natick, Massachusetts. (2013).
- Levenson, R., Sher, K., Grossman, L., Newman, J., Newlin, D. Alcohol and stress response dampening: Pharmacological effects, expectancy, and tension reduction. Journal of Abnormal Psychology. 89 (4), 528-538 (1980).
- Sher, K. J.
- Davis, M., Antoniadis, E., Amaral, D., Winslow, J. Acoustic startle reflex in rhesus monkeys: A review. Reviews in the Neurosciences. 19, 171-185 (2008).
- Grillon, C., Baas, J. P., Lissek, S., Smith, K., Milstein, J. Anxious responses to predictable and unpredictable aversive events. Behavioral Neuroscience. 118 (5), 916-924 (2004).
- Grillon, C., Baas, J. M. A review of the modulation of the startle reflex by affective states and its application in psychiatry. Clinical Neurophysiology. 144, 1557-1579 (2003).
- Shankman, S. A., Nelson, B. D., et al. A psychophysiological investigation of threat and reward sensitivity in individuals with panic disorder and/or major depressive disorder. Journal of abnormal psychology. 122 (2), 322-338 (2013).
- Moberg, C. A., Curtin, J. J.
- McTeague, L. M., Lang, P. J. The anxiety spectrum and the reflex physiology of defense: from circumscribed fear to broad distress. Depression and anxiety. 29 (4), 264-281 (2012).
- Mobbs, D., Marchant, J. L., et al. From Threat to Fear: The Neural Organization of Defensive Fear Systems in Humans. The Journal of Neuroscience. 29 (39), 12236-12243 (2009).
- Lissek, S., Bradford, D. E., et al. Neural substrates of classically conditioned fear-generalization in humans: a parametric fMRI study. Social cognitive and affective neuroscience. , (2013).
- Insel, T. Next-generation treatments for mental disorders. Science translational medicine. 4 (155), 155ps19 (2012).
- Baker, T. B., Mermelstein, R., et al. New methods for tobacco dependence treatment research. Annals of Behavioral Medicine: A Publication of the Society of Behavioral Medicine. 41 (2), 192-207 (2011).
- Lerman, C., LeSage, M. G., et al. Translational research in medication development for nicotine dependence. Nature Reviews. Drug Discovery. 6 (9), 746-762 (2007).
- Schmitz, A., Merikangas, K., Swendsen, H., Cui, L., Heaton, L., Grillon, C. Measuring anxious responses to predictable and unpredictable threat in children and adolescents. Journal of experimental child psychology. 110 (2), 159-170 (2011).
- Miller, M. W., Curtin, J. J., Patrick, C. J. A startle probe methodology for investigating the effects of active avoidance on negative emotional reactivity. Biological Psychology. 50, 235-257 (1999).
- Hawk, L. W., Cook, E. W. 3rd Affective modulation of tactile startle. Psychophysiology. 34 (1), 23-31 (1997).
