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Behavior

Indagare il comportamento di prevenzione legato al dolore utilizzando un paradigma robotico di raggiungimento del braccio

Published: October 3, 2020 doi: 10.3791/61717
Automatic Translation
1,2, 1, 1,3, 2, 1,2, 1,2
1Experimental Health Psychology, Maastricht University, 2Research Group Health Psychology, KU Leuven, 3Laboratory of Biological Psychology, KU Leuven

Summary

L'elusione è fondamentale per la disabilità del dolore cronico, ma mancano paradigmi adeguati per esaminare l'elusione legata al dolore. Pertanto, abbiamo sviluppato un paradigma che consente di indagare come il comportamento di evitamento correlato al dolore viene appreso (acquisizione), si diffonde ad altri stimoli (generalizzazione), può essere mitigato (estinzione) e come può successivamente riemergere (recupero spontaneo).

Abstract

Il comportamento di elusione è un fattore chiave per la transizione dal dolore acuto alla disabilità del dolore cronico. Tuttavia, ci è stata una mancanza di paradigmi ecologicamente validi per indagare sperimentalmente l'elusione legata al dolore. Per colmare questa lacuna, abbiamo sviluppato un paradigma (il paradigma robotico di portata del braccio) per indagare i meccanismi alla base dello sviluppo di comportamenti di elusione legati al dolore. I paradigmi di evitamento esistenti (principalmente nel contesto della ricerca sull'ansia) hanno spesso operativo l'elusione come risposta a basso costo istruita da sperimentatori, sovrapposta agli stimoli associati alla minaccia durante una procedura pavloviana di condizionamento della paura. Al contrario, il metodo attuale offre una maggiore validità ecologica in termini di apprendimento strumentale (acquisizione) di elusione e aggiungendo un costo alla risposta di elusione. Nel paradigma, i partecipanti eseguono movimenti di braccio da un punto di partenza a un bersaglio utilizzando un braccio robotico e scelgono liberamente tra tre diverse traiettorie di movimento per farlo. Le traiettorie di movimento differiscono nella probabilità di essere accoppiate con un doloroso stimolo elettrocutaneo e nello sforzo richiesto in termini di deviazione e resistenza. In particolare, lo stimolo doloroso può essere (parzialmente) evitato a costo di eseguire movimenti che richiedono un maggiore sforzo. Il comportamento di elusione è operativo come deviazione massima dalla traiettoria più breve in ogni prova. Oltre a spiegare come il nuovo paradigma può aiutare a comprendere l'acquisizione dell'elusione, descriviamo gli adattamenti del paradigma robotico di raggiungere il braccio per (1) esaminare la diffusione dell'elusione ad altri stimoli (generalizzazione), (2) modellare il trattamento clinico in laboratorio (estinzione dell'elusione usando la prevenzione della risposta), nonché (3) modellare la ricaduta e il ritorno dell'elusione dopo l'estinzione (recupero spontaneo). Data la maggiore validità ecologica e le numerose possibilità di estensioni e/ o adattamenti, il paradigma robotico di portata del braccio offre uno strumento promettente per facilitare l'indagine sul comportamento di elusione e per promuovere la nostra comprensione dei suoi processi sottostanti.

Introduction

Evitare è una risposta adattiva alla minaccia corporea che segnala il dolore. Tuttavia, quando il dolore diventa cronico, il dolore e l'elusione legata al dolore perdono il loro scopo adattivo. In linea con questo, il modello di prevenzione della paura del dolorecronico 1,2,3,4,5,6,7,8 postula che interpretazioni erronee del dolore come catastrofiche, innescano aumenti della paura del dolore, che motivano il comportamento di elusione. L'eccessivo evitamento può portare allo sviluppo e al mantenimento della disabilità del dolore cronico, a causa del disuso fisico e delladiminuzione dell'impegnonelle attività e nelle aspirazioni quotidiane1,2,3,4,5,9. Inoltre, dato che l'assenza di dolore può essere erroneamente attribuita all'elusione piuttosto che al recupero, è possibile stabilire un ciclo autosufficiente di paura ed elusionelegate al dolore 10.

Nonostante il recente interesse per evitare la letteraturasull'ansia 11,12, la ricerca sull'elusione nel settore del dolore è ancora agli inizi. La precedente ricerca sull'ansia, guidata dall'influente teoria dei due fattori13, ha generalmente assunto la paura di guidare l'elusione. Di conseguenza, i paradigmi dievitamento tradizionali 12 comportano due fasi sperimentali, ognuna corrispondente a un fattore: la prima per stabilire la paura (condizionamento pavloviano14 fase), e la seconda per esaminare l'elusione(fase strumentale 15). Durante il condizionamento pavloviano differenziale, uno stimolo neutro (stimolo condizionato, CS+; ad esempio, un cerchio) è accoppiato con uno stimolo intrinsecamente avverso (stimolo incondizionato, USA; ad esempio, una scossa elettrica), che produce naturalmente risposte non condizionate (UR, ad esempio, paura). Un secondo stimolo di controllo non è mai accoppiato con gli Stati Uniti (CS-; ad esempio, un triangolo). A seguito degli accoppiamenti dei CS con gli Stati Uniti, il CS+ susctiverà la paura in sé (risposte condizionate, RC) in assenza degli Stati Uniti. Il CS- arriva alla sicurezza del segnale e non attiverà i RC. Successivamente, durante il condizionamento strumentale, i partecipanti apprendono che le proprie azioni (risposte, R; ad esempio, pressione dei pulsanti) portano a determinate conseguenze (risultati; O, ad esempio, l'omissione di shock)15,16. Se la risposta impedisce un esito negativo, aumenta la possibilità che tale risposta si ripeta; questo è indicato come rinforzo negativo15. Così, nella fase pavloviana dei paradigmi di evitamento tradizionali, i partecipanti imparano per la prima volta l'associazione CS-US. Successivamente, nella fase strumentale, viene introdotta una risposta di evitamento istruita da sperimentatori (R), annullando gli Stati Uniti se eseguita durante la presentazione cs, stabilendo un'associazione R-O. Pertanto, il CS diventa uno stimolo discriminante (SD), indicando il momento appropriato per e motivando le prestazioni del condizionato R15. A parte alcuni esperimenti che mostrano il condizionamento strumentale dei rapportisul dolore 17 e le espressioni faccialicorrelate al dolore 18, le indagini sui meccanismi di apprendimento strumentale del dolore, in generale, sono limitate.

Sebbene il paradigma di elusione standard, descritto sopra, abbia chiarito molti dei processi sottostanti l'elusione, ha anche diverselimitazioni 5,19. In primo luogo, non consente di esaminare l'apprendimento, o l'acquisizione, dell'elusione stessa, perché lo sperimentatore istruisce la risposta di elusione. Facendo in modo che i partecipanti scelgano liberamente tra più traiettorie e, quindi, apprendi quali risposte sono dolorose / sicure e quali traiettorie evitare / non evitare, modella più accuratamente la vita reale, dove l'elusione emerge come una risposta naturale al dolore9. In secondo luogo, nei paradigmi di evitamento tradizionali, la risposta di elusione della pressione dei pulsanti non ha alcun costo. Tuttavia, nella vita reale, evitare può diventare estremamente costoso per l'individuo. In effetti, evitare costi elevati disturba in particolare il funzionamento quotidiano5. Ad esempio, evitare il dolore cronico può limitare gravemente la vita sociale e lavorativa delle persone9. In terzo luogo, anche le risposte dicotomous come premere / non premere un pulsante non rappresentano molto bene la vita reale, dove si verificano diversi gradi di elusione. Nelle sezioni seguenti, descriviamo come il paradigma robotico di raggiungere il braccio20 affronta queste limitazioni e come il paradigma di base può essere esteso a più nuove domande di ricerca.

Acquisizione di elusione
Nel paradigma, i partecipanti usano un braccio robotico per eseguire movimenti di braccio da un punto di partenza a un bersaglio. I movimenti sono impiegati come risposta strumentale perché assomigliano molto a stimoli specifici del dolore e che evocano la paura. Una palla rappresenta virtualmente i movimenti dei partecipanti sullo schermo (Figura 1), consentendo ai partecipanti di seguire i propri movimenti in tempo reale. Durante ogni prova, i partecipanti scelgono liberamente tra tre traiettorie di movimento, rappresentate sullo schermo da tre archi (T1-T3), che differiscono l'una dall'altra in termini di sforzo e con la probabilità che siano abbinate a un doloroso stimolo folgorato (cioè, stimolo del dolore). Lo sforzo viene manipolato come deviazione dalla traiettoria più breve possibile e aumenta la resistenza dal braccio robotico. In particolare, il robot è programmato in modo tale che la resistenza aumenti linearmente con la deviazione, il che significa che più partecipanti deviano, più forza devono esercitare sul robot. Inoltre, la somministrazione del dolore è programmata in modo tale che la traiettoria più breve e semplice (T1) sia sempre abbinata allo stimolo del dolore (dolore al 100% / nessuna deviazione o resistenza). Una traiettoria centrale (T2) è abbinata a una probabilità del 50% di ricevere lo stimolo del dolore, ma è necessario uno sforzo maggiore (deviazione moderata e resistenza). La traiettoria più lunga e più sforzosa (T3) non è mai abbinata allo stimolo del dolore ma richiede il massimo sforzo per raggiungere il bersaglio (0% di dolore / deviazione più grande, resistenza più forte). Il comportamento di evitamento è operativo come deviazione massima dalla traiettoria più breve (T1) per prova, che è una misura più continua di elusione, rispetto ad esempio, premendo o non premendo un pulsante. Inoltre, la risposta all'elusione va a costo di un maggiore sforzo. Inoltre, dato che i partecipanti scelgono liberamente tra le traiettorie di movimento e non sono esplicitamente informati sulle contingenze sperimentali R-O (traiettoria di movimento-dolore), il comportamento di evitamento viene acquisito strumentalmente. La paura auto-segnalata online del dolore legato al movimento e dell'aspettativa di dolore sono state raccolte come misure di paura condizionata verso le diverse traiettorie di movimento. L'aspettativa di dolore è anche un indice di consapevolezza di contingenza e valutazione delleminacce 21. Questa combinazione di variabili consente di esaminare l'interazione tra paura, valutazioni delle minacce e comportamento di prevenzione. Utilizzando questo paradigma, abbiamo costantemente dimostrato l'acquisizione sperimentale di avoidance20,22,23,24.

Generalizzazione dell'elusione
Abbiamo esteso il paradigma per indagare la generalizzazione dell'elusione23, un possibile meccanismo che porta a un'eccessiva elusione. La generalizzazione della paura pavloviana si riferisce alla diffusione della paura a stimoli o situazioni (stimoli di generalizzazione, GS) simili al CS+ originale, con la paura che diminuisce con la diminuzione della somiglianza con il CS+ (gradiente di generalizzazione)25,26,27,28. La generalizzazione della paura riduce al minimo la necessità di apprendere di nuovo le relazioni tra gli stimoli, consentendo una rapida individuazione di nuove minacce in ambienti incontinua evoluzione 25,26,27,28. Tuttavia, un'eccessiva generalizzazione porta alla paura di stimoli sicuri (GS simili a CS-), causando così inutili disagi28,29. In linea con ciò, gli studi che utilizzano la generalizzazione della paura pavloviana mostrano costantemente che i pazienti con dolore cronico generalizzano eccessivamente la paura legata al dolore30,31,32,33,34, mentre controlli sani mostrano una generalizzazione selettiva della paura. Tuttavia, laddove l'eccessiva paura causa disagio, l'eccessivo evitamento può culminare nella disabilità funzionale, a causa dell'evitare movimenti e attività sicuri e dell'aumento del disimpegno quotidiano1,2,3,4,9. Nonostante il suo ruolo chiave nella disabilità del dolore cronico, la ricerca sulla generalizzazione dell'elusione è scarsa. Nel paradigma adattato per studiare la generalizzazione dell'elusione, i partecipanti acquisiscono prima l'elusione, seguendo la procedura descrittasopra 20. In una successiva fase di generalizzazione, vengono introdotte tre nuove traiettorie di movimento in assenza dello stimolo del dolore. Queste traiettorie di generalizzazione (G1-G3) si trovano sullo stesso continuum delle traiettorie di acquisizione, simili a ciascuna di queste traiettorie, rispettivamente. In particolare, la traiettoria di generalizzazione G1 si trova tra T1 e T2, G2 tra T2 e T3 e G3 a destra di T3. In questo modo, è possibile esaminare la generalizzazione dell'elusione a nuove traiettorie sicure. In uno studio precedente, abbiamo mostrato la generalizzazione degli auto-rapporti, ma non l'elusione, probabilmente suggerendo diversi processi sottostanti per la generalizzazione della paura e dell'elusione legata al dolore23.

Estinzione dell'elusione con prevenzione della risposta
Il metodo principale per trattare l'alta paura del movimento nel dolore muscoloscheletricho cronico è la terapiadell'esposizione 35- la controparte clinica dell'estinzione pavloviana36, cioè la riduzione delle RC attraverso ripetute esperienze con il CS + in assenza degli US36. Durante l'esposizione per dolore cronico, i pazienti svolgono attività o movimenti temuti al fine di sconfermare credenzecatastrofiche e aspettative di danno 34,37. Poiché queste credenze non riguardano necessariamente il dolore di per sé, ma piuttosto la patologia sottostante, i movimenti non vengono sempre eseguiti indolori nella clinica34. Secondo la teoria dell'apprendimento inibitorio38,39, l'apprendimento dell'estinzione non cancella la memoria della paura originale (ad esempio, traiettoria-dolore del movimento); piuttosto, crea una nuova memoria di estinzione inibitoria (ad esempio, traiettoria di movimento- nessun dolore), che compete con la memoria paura originale per ilrecupero 40,41. La nuova memoria inibitoria è più dipendente dal contesto rispetto alla memoria della pauraoriginale 40,ritenendo la memoria della paura estinta suscettibile al riemergere (ritorno della paura)40,41,42. Ai pazienti viene spesso impedito di eseguire comportamenti di evitamento anche sottili durante il trattamento dell'esposizione (estinzione con prevenzione della risposta, RPE), per stabilire una vera e propria estinzione della paura prevenendo l'attribuzione errata dellasicurezza all'elusione 10,43.

Ritorno all'elusione
La ricaduta in termini di ritorno all'elusione è ancora comune nelle popolazioni cliniche, anche dopol'estinzione della paura 43,44,45,46. Sebbene siano stati trovati più meccanismi che hanno come risultato il ritorno della paura47, si sa poco di quelli relativi all'elusione22. In questo manoscritto descriviamo specificamente il recupero spontaneo, cioè il ritorno della paura e dell'elusione dovuto alpassare del tempo 40,47. Il paradigma robotico del braccio è stato implementato in un protocollo di 2 giorni per indagare il ritorno dell'elusione. Durante il primo giorno, i partecipanti ricevono per la prima volta una formazione di acquisizione nel paradigma, come descrittosopra 20. In una successiva fase RPE, ai partecipanti viene impedito di eseguire la risposta di elusione, cioè possono eseguire solo la traiettoria associata al dolore (T1) sotto estinzione. Durante il secondo giorno, per testare il recupero spontaneo, tutte le traiettorie sono di nuovo disponibili, ma in assenza di stimoli al dolore. Usando questo paradigma, abbiamo dimostrato che, un giorno dopo l'estinzione riuscita, l'elusione ètornata 22.

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Protocol

I protocolli qui presentati soddisfano i requisiti del comitato etico sociale e sociale del KU Leuven (numero di registrazione: S-56505) e del Comitato di revisione etica Psicologia e neuroscienze dell'Università di Maastricht (numeri di registrazione: 185_09_11_2017_S1 e 185_09_11_2017_S2_A1).

1. Preparare il laboratorio per una sessione di prova

  1. Prima della sessione di prova: inviare al partecipante una e-mail che lo informi sulla consegna degli stimoli del dolore, sul profilo generale dell'esperimento e sui criteri di esclusione. I criteri di esclusione per i partecipanti sani comprendono: avere meno di 18 anni; dolore cronico; analfabetismo o dislessia diagnosticata; gravidanza; mancini; corrente/storia di malattie cardiovascolari, malattie respiratorie croniche o acute (ad esempio asma, bronchite), malattie neurologiche (ad esempio epilessia) e/o disturbi psichiatrici (ad esempio depressione clinica, disturbo da panico /ansia); problemi non corretti con l'udito o la vista; avere dolore alla mano dominante, al polso, al gomito o alla spalla che può ostacolare l'esecuzione del compito di raggiungimento; presenza di dispositivi medici elettronici impiantati (ad esempio, pacemaker cardiaco); presenza di qualsiasi altra grave condizione medica.
  2. A causa delle precauzioni di sicurezza COVID-19, chiedi al partecipante di lavarsi / disinfettare le mani all'arrivo in laboratorio e farlo da solo. Indossare una maschera facciale monouso per tutta la durata della sessione di prova e guanti in lattice ogni volta che è richiesto un contatto fisico con il partecipante.
  3. Utilizzare due sale o sezioni separate per l'impostazione sperimentale: una per il partecipante e l'altra per lo sperimentatore.
  4. Utilizzare un computer con due schermi separati: uno schermo del computer per lo sperimentatore e uno schermo televisivo più grande per il partecipante.
  5. Per accendere il braccio robotico (ad esempio, HapticMaster), premere l'interruttore di alimentazione nella parte anteriore del robot (specifico per questo robot). Successivamente, accendere l'interruttore di emergenza, che può essere successivamente utilizzato per spegnere il robot, se necessario.
  6. Ricalibrare il braccio robotico prima di ogni giorno di prova. Questo viene fatto tramite una connessione API (Direct Application Programming Interface) con il braccio robotico e deve essere fatto solo una volta, all'inizio della giornata di test.
    1. Per stabilire la connessione API, aprire un browser Internet nel computer e digitare l'indirizzo API specifico del braccio robotico.
    2. Nella pagina Web selezionare Stato in HapticMASTER. Successivamente, premere il pulsante Start accanto a Init (per inizializzare).
      NOTA: Questa è la procedura di calibrazione standard per questo robot. Diversi robot possono richiedere procedure di calibrazione diverse.
  7. Utilizzare uno stimolatore di corrente costante, collegato al computer (vedere il passaggio 1.4). Durante l'esperimento, lo stimolo del dolore viene fornito tramite lo script sperimentale, che viene eseguito sul computer. L'esperimento è programmato utilizzando un motore di gioco multipiattaforma (vedi Table of Materials).
    1. Per motivi di sicurezza, disattivare l'uscita dello stimolatore di corrente costante spegnendo l'interruttore arancione nell'angolo superiore destro del pannello di controllo anteriore dello stimolatore.
    2. Utilizzare l'interruttore arancione al centro del pannello di controllo anteriore per impostare l'intervallo di uscita su x 10 mA.
    3. Utilizzare la manopola rotante nera nell'angolo superiore sinistro del pannello di controllo anteriore per impostare la durata dell'impulso su 2 ms (2000 μs).
    4. Per accendere lo stimolatore a corrente costante, premere il pulsante di accensione nell'angolo inferiore sinistro del pannello di controllo anteriore.

2. Screening per i criteri di esclusione e ottenimento del consenso informato

  1. Posizionare il partecipante a circa 2,5 m dallo schermo del televisore (vedere passaggio 1.4), a una distanza confortevole (~ 15 cm) dalla maniglia (sensore) del braccio robotico, su una sedia con poggiapolsi(Figura 1).
  2. Schermatae il partecipante per i criteri di esclusione mediante auto-segnalazione (vedere il passaggio 1.1 per i criteri di esclusione).
  3. Informare il partecipante sulla consegna degli stimoli del dolore e sul profilo generale dell'esperimento. Inoltre, informarlo che è libero di ritirare la partecipazione in qualsiasi momento durante l'esperimento, senza alcuna ripercussione. Ottenere il consenso informato scritto.
  4. Per ridurre al minimo il contatto fisico con il partecipante, assicurarsi che la sezione partecipanti del laboratorio includa una tabella in cui vengono inseriti moduli di esclusione e consenso informato, nonché un Tablet per questionari (vedere il passaggio 6.2) prima dell'arrivo del partecipante. Il partecipante dovrebbe essere in grado di accedere e firmare i moduli in modo indipendente utilizzando questa tabella.

3. Fissaggio degli elettrodi di stimolazione

NOTA: Lo stimolo del dolore è uno stimolo elettrico a onde quadrate da 2 ms erogato cutaneamente attraverso due elettrodi di stimolazione della barra in acciaio inossidabile (diametro dell'elettrodo 8 mm, distanza interelettrodo 30 mm).

  1. Se il partecipante indossa maniche lunghe, chiedigli di rimboccarsi la manica sul braccio destro almeno 10 cm sopra il gomito.
  2. Riempire il centro degli elettrodi di stimolazione con gel elettrolita conduttivo e collegare i cavi degli elettrodi all'interruttore di emergenza, che è collegato allo stimolatore di corrente costante nella sezione sperimentatore del laboratorio.
  3. Attaccare gli elettrodi di stimolazione sul tendine tricipite del braccio destro del partecipante utilizzando una cinghia. Assicurarsi che il cinturino non sia né troppo stretto né troppo sciolto. Una volta attaccati gli elettrodi, indire al partecipante di rilassare il braccio.

4. Calibrare lo stimolo del dolore

  1. Spiegare la procedura di calibrazione del dolore e la scala corrispondente presentandola sullo schermo televisivo (vedere il passaggio 1.4).
    1. Chiarire al partecipante che può scegliere lo stimolo che riceverà durante l'esperimento, ma spiegare che per l'integrità dei dati gli viene chiesto di selezionare uno stimolo che descriverebbe come "significativamente doloroso e richiede un qualche sforzo da tollerare".
    2. Chiedi al partecipante di valutare ogni stimolo sulla scala numerica presentata sullo schermo televisivo, che va da 0 a 10, dove 0 è etichettato come "Non sento nulla"; 1 come "Sento qualcosa, ma questo non è spiacevole; è solo una sensazione" (cioè la soglia di rilevamento), 2 come "lo stimolo non è ancora doloroso, ma sta iniziando ad essere sgradevole"; 3 come "lo stimolo inizia ad essere doloroso" (cioè soglia del dolore); e 10 come "questo è il peggior dolore che posso immaginare".
  2. Abilitare l'uscita dello stimolatore di corrente costante accendendo l'interruttore arancione (vedere il passaggio 1.7.1).
  3. Durante la procedura di calibrazione del dolore, aumentare manualmente l'intensità degli stimoli del dolore utilizzando la manopola rotante sul pannello di controllo anteriore dello stimolatore a corrente costante. L'intensità dello stimolo del dolore può essere vista sopra questa manopola.
    1. Inizia con un'intensità di 1 mA e aumenta gradualmente l'intensità in modo graduale, con aumenti di incrementi di 1, 2, 3 e 4 mA. Utilizzare il seguente ordine di presentazioni di stimolo in mA: 1, 2, 4, 6, 8, 11, 14, 17, 20, 24, 28, 32, 36, 40, 44, 48, 52, ecc.
  4. Per fornire agli stimoli del dolore uno stimolo alla volta, attivare manualmente lo stimolatore di corrente costante premendo il pulsante del grilletto arancione sul pannello di controllo anteriore.
    1. Annunciare ogni stimolo al partecipante prima di attivare lo stimolatore di corrente costante.
  5. Terminare la procedura di calibrazione una volta che il partecipante raggiunge un livello di intensità del dolore che descriverebbe come "significativamente doloroso e richiede un certo sforzo da tollerare". Idealmente, questo dovrebbe corrispondere a un 7-8 sulla scala di valutazione della calibrazione del dolore.
  6. Documentare l'intensità finale del dolore del partecipante in mA e il suo punteggio di intensità del dolore (0-10) e mantenere questa intensità per il resto dell'esperimento.

5. Esecuzione del compito sperimentale

  1. Informare verbalmente il partecipante che riceverà istruzioni sul paradigma robotico del braccio sullo schermo televisivo di fronte a lui/ lei, dopo di che sarà in grado di praticare il compito sotto la supervisione dello sperimentatore.
  2. Fornire al partecipante istruzioni scritte standardizzate dell'attività sullo schermo.
  3. Pratica: attraverso la sceneggiatura sperimentale, sullo schermo televisivo, presentano tre archi (T1-T3) situati a metà del piano di movimento. Il movimento del braccio più semplice (T1) è abbinato a nessuna deviazione o resistenza, il movimento del braccio centrale (T2) è abbinato a deviazione e resistenza moderate e il movimento del braccio più lontano (T3) è abbinato alla deviazione più grande e alla resistenza più forte.
    1. Istruisci il partecipante a utilizzare la sua mano dominante per azionare il sensore del braccio robotico, rappresentato da una palla verde sullo schermo televisivo, e per spostare la palla / sensore da un punto di partenza nell'angolo in basso a sinistra del piano di movimento, a un bersaglio nell'angolo in alto a sinistra del piano di movimento.
    2. Istruisci al partecipante che può scegliere liberamente quale traiettoria di movimento disponibile eseguire in ogni prova.
  4. Non somministrare lo stimolo del dolore (vedi sezione 3: Nota e passo 5.7.6) durante la fase di pratica. Tuttavia, assicurarsi che la relazione tra deviazione e resistenza (vedere fase 5.3) sia in atto.
  5. Fornire al partecipante un feedback verbale durante l'esecuzione della fase di pratica.
    1. Assicurarsi che il partecipante non inizi a muoversi prima dei "segnali di inizio" visivi e uditivi e che rilasci immediatamente il braccio robotico quando vengono presentati i "segnali di arresto" visivi e uditivi.
      NOTA: Due segnali acustici distinti (un "tono iniziale" e un "tono di punteggio") e due segnali visivi distinti (il bersaglio e un "semaforo" virtuale che di svoltano rispettivamente in verde e rosso; Figura 1) sono stati utilizzati come segnali di avvio e arresto. I segnali di avvio uditivi e visivi sono presentati contemporaneamente, così come i segnali di arresto uditivi e visivi.
    2. Istruisci il partecipante a fornire misure di auto-segnalazione dell'aspettativa di dolore e della paura del dolore legato al movimento su una scala di valutazione continua, scorrendo a sinistra e a destra sulla bilancia usando due rispettivi pedali su un triplo interruttore del piede. Istruisilo a confermare la sua risposta utilizzando un pedale del terzo piede.
      NOTA: presenta domande di auto-segnalazione su prove fisse e predeterminate, per ogni traiettoria di movimento separatamente. Assicurarsi, tramite lo script sperimentale, che il braccio robotico sia immobilizzato e rimanga fisso durante il periodo in cui il partecipante risponde alle domande.
  6. Al termine della fase pratica, rispondere alle domande del partecipante. Lasciare la sezione/stanza sperimentale e fiocare le luci. Il partecipante inizia l'esperimento da solo premendo il pedale "Confirm" (vedere il passaggio 5.5.2).
  7. Acquisizione: durante l'acquisizione elusione, in modo simile alla fase di pratica, lasciare che il partecipante scelga quale traiettoria di movimento (T1-T3) eseguire in ogni prova.
    1. Durante l'acquisizione dell'elusione, sottosolli il partecipante alle contingenze sperimentali Response-Outcome (traiettoria di movimento-dolore), e ai costi di evitamento, cioè il compromesso tra dolore e sforzo, attraverso lo script sperimentale.
    2. In particolare, se il partecipante esegue la traiettoria di movimento più semplice (T1), presentare sempre lo stimolo del dolore (dolore al 100% / nessuna deviazione o resistenza).
    3. Se esegue la traiettoria del movimento medio (T2), presentare lo stimolo del dolore con una probabilità del 50%, ma assicurarsi che dovrà esercitare più sforzo (deviazione moderata e resistenza).
    4. Se il partecipante esegue la traiettoria di movimento più lontano e più sforzosa (T3), non presentare affatto lo stimolo del dolore, ma assicurarsi che dovrà esercitare il massimo sforzo per raggiungere il bersaglio (0% di dolore / deviazione più grande, resistenza più forte).
      NOTA: Se applicabile al progetto, un gruppo Yoked può essere utilizzato come controllo. Nelle procedure yoked, ogni partecipante al controllo è associato a un partecipante al gruppo sperimentale, in modo che i due ricevano gli stessi programmi di rinforzo48. Pertanto, nel paradigma attuale, ogni partecipante al Gruppo Yoked riceve stimoli al dolore nelle stesse prove della sua controparte del Gruppo Sperimentale, indipendentemente dalle traiettorie che sceglie. Non è prevista alcuna acquisizione del comportamento di elusione nel Gruppo Yoked, data la mancanza di contingenze manipolate Response-Outcome (traiettoria-dolore della traiettoria del movimento).
    5. Se del caso, salvare i dati di ciascun partecipante al gruppo sperimentale sul computer (vedere la sezione 1.4) e utilizzarli come riferimento per i programmi di rinforzo di ciascun partecipante al gruppo Yoked (controllo).
      1. Se si utilizza una procedura Yoked (ad esempio, ogni partecipante al controllo è associato a un partecipante al gruppo sperimentale, in modo che i due ricevano gli stessi programmi di rinforzo48), allocare i partecipanti ai gruppi utilizzando un programma di randomizzazione con la regola che il primo partecipante deve far parte del gruppo sperimentale. In seguito, i partecipanti vengono assegnati a entrambi i gruppi in modo casuale, purché, in ogni punto, il numero di partecipanti al Gruppo Sperimentale superi il numero di partecipanti al Gruppo Yoked.
    6. Nelle prove con uno stimolo del dolore, presentare lo stimolo del dolore una volta eseguiti due terzi del movimento, cioè una volta che il partecipante si è mosso attraverso un arco di traiettoria. Lo stimolatore di corrente costante viene attivato automaticamente tramite lo script sperimentale.
    7. Il completamento della prova è indicato dalla presentazione di segnali di arresto visivi e uditivi. Successivamente, assicurarsi, tramite lo script sperimentale, che il braccio robotico ritorni automaticamente nella sua posizione di partenza dove rimane fisso. Dopo 3.000 ms, presenta i segnali di inizio visivi e uditivi e il partecipante può iniziare la prova successiva.
      NOTA: la durata della prova differisce tra le prove e i partecipanti, a causa delle differenze nella velocità di movimento. Anche il numero di prove per fase sperimentale può cambiare da un esperimento all'altro. Si consiglia un minimo di 2 x 12 prove per un'acquisizione riuscita dell'elusione. Compresi i passaggi sopra descritti, il protocollo di acquisizione dura circa 45 minuti.
  8. Generalizzazione: nel protocollo di generalizzazione, test per la generalizzazione dell'elusione dopo la fase di acquisizione (vedi sezione 5.7).
    NOTA: Durante i test per la generalizzazione dell'elusione, gli archi di traiettoria sullo schermo vengono separati durante l'acquisizione, per lasciare spazio agli archi della traiettoria di generalizzazione, posizionati tra gli archi della traiettoria di acquisizione (vedere figura 1).
    1. Sullo schermo televisivo, presenta tre nuove traiettorie di movimento invece delle traiettorie di acquisizione T1-T3. Assicurarsi che queste "traiettorie di generalizzazione" (G1-G3) si trovino adiacenti alle traiettorie di acquisizione. In particolare, G1 si trova tra T1 e T2, G2 tra T2 e T3 e G3 a destra di T3 (cfr. figura 1). Non accoppiare le traiettorie di generalizzazione con lo stimolo del dolore.
      NOTA: Compresi i passaggi sopra descritti, con una fase di generalizzazione di 3 x 12 prove, il protocollo di generalizzazione dell'elusione dura circa 1,5 ore. Per testare lageneralizzazione dell'elusione è necessario uno Yoked Group 48 (vedere il passaggio 5.7.5). Tuttavia, possono essere utilizzati controlli diversi a seconda della domanda specifica di ricerca (cfr. modulazione del contesto dell'elusione in un progetto all'interno dei soggetti24).
  9. Estinzione con prevenzione della risposta (RPE): nel protocollo RPE, dopo la fase di acquisizione (vedi sezione 5.7), fornire ai partecipanti istruzioni scritte standardizzate che indicano che nella fase successiva sono autorizzati solo a eseguire T1.
    1. Durante la fase RPE, attraverso lo script sperimentale, visivamente (ad esempio, bloccando gli archi di traiettoria con un gate) e/o apticamente (ad esempio, bloccando il movimento del braccio del partecipante con una parete aptica) bloccano T2 e T3, in modo che solo T1 sia disponibile. T1 non è associato allo stimolo del dolore durante questa fase. Compresi i passaggi sopra descritti, con una fase RPE di 4 x 12 prove, questa sessione dura circa 60 minuti.
  10. Test di recupero spontaneo: Per testare il recupero spontaneo dell'elusione, somministrare un protocollo di 2 giorni con 24 ore ± 3 ore tra una sessione e l'altra. Il primo giorno, amministrare il protocollo RPE (vedere la sezione 5.9).
    1. Il secondo giorno, fissare gli elettrodi di stimolazione (vedere sezione 3). Fornire brevi istruzioni di aggiornamento sullo schermo dell'attività. Non includere alcuna informazione sugli stimoli del dolore.
    2. Presentare le tre traiettorie di acquisizione (T1-T3, cfr. fase di acquisizione, cfr. sezione 5.7), in assenza dello stimolo del dolore. Compreso il questionario post-sperimentale (cfr. sezione 6.2) e una fase spontanea di recupero di 4 x 12 prove, questa sessione dura circa 45 minuti.
      NOTA: Per prevenire il ripristino della paura (cioè il ritorno della paura a seguito di incontri imprevisti con lo stimolo del dolore42; vedi discussione), non ricalibrare lo stimolo del dolore il giorno 2.

6. Conclusione dell'esperimento

  1. Una volta che il partecipante ha completato l'esperimento, staccare gli elettrodi di stimolazione.
  2. Fornire al partecipante una Tavoletta situata sul tavolo nella sezione del laboratorio del partecipante (vedi sezione 2.4), per rispondere a un questionario di uscita che indaga sull'intensità e la sgradevolezza dello stimolo del dolore e dei costi di elusione, nonché sulla consapevolezza delle contingenze sperimentali Response-Outcome (traiettoria-dolore del movimento).
  3. Mentre il partecipante completa i questionari psicologici del tratto, pulire il gel elettrolita dagli elettrodi di stimolazione.
  4. Una volta che il partecipante ha terminato di compilare i questionari di tratto psicologico, fornirgli un rapporto e un rimborso.
  5. Pulire accuratamente gli elettrodi di stimolazione con una soluzione disinfettante appropriata per la pulizia degli strumenti medici; rimuovere tutto il gel all'interno e intorno agli elettrodi. Asciugare gli elettrodi con carta velina molle. Pulire il sensore del braccio robotico con salviette disinfettanti o spray.

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Representative Results

L'acquisizione del comportamento di elusione è dimostrata dai partecipanti evitando di più (mostrando deviazioni massime più grandi dalla traiettoria più breve) al termine di una fase di acquisizione, rispetto all'inizio della fase di acquisizione(Figura 2, indicata da A)20, o rispetto a un gruppo di controllo Yoked (Figura 3)23,48.

L'acquisizione della paura e dell'aspettativa di dolore è evidenziata dai partecipanti che segnalano una minore paura per T3 rispetto a T1 e T2 e si aspettano lo stimolo del dolore meno durante T3 rispetto a T1 e T220. Gli auto-rapporti differenziali tra T1 e T3 sono di interesse primario, perché T2 è ambiguo. Sono state inoltre riscontrate autodiresi non differenziali tra T1 e T2, entrambe diverse da T323 (Figura 4A, Figura 5A, Figura 6Ae Figura 7A).

L'acquisizione è un prerequisito per la generalizzazione. La generalizzazione del comportamento di elusione è indicata dai partecipanti al Gruppo Sperimentale evitando (deviando) più dello Yoked Group48 all'inizio della fase di generalizzazione. Dato che la generalizzazione è testata in assenza di stimoli del dolore, il comportamento di elusione può diminuire durante tutta la fase di generalizzazione. Inoltre, ci si può attendere una diminuzione generale del comportamento di elusione tra la fine della fase di acquisizione e l'inizio della fase di generalizzazione (decremento della generalizzazione). Questo è il risultato dell'introduzione di nuove traiettorie di movimento, che possono costituire un interruttore dicontesto 49,50. In uno studio precedente, non abbiamo trovato la generalizzazione dell'elusione, probabilmente a causa di parametri specifici del paradigma23.

La generalizzazione della paura e dell'aspettativa di dolore è indicata da un modello simile a quello della fase di acquisizione, cioè dai partecipanti al Gruppo Sperimentale che segnalano una minore paura al G3 rispetto a G1 e G2, e si aspettano lo stimolo del dolore meno durante il G3 rispetto a G1 e G2, all'inizio della fase di generalizzazione. Come nella fase di acquisizione, le auto-relazioni differenziali tra G1 e G3 sono di interesse primario(figura 4B e figura 5B). Finora sono state segnalate auto-segnalazioni non differenziali tra G1 e G2, entrambe diverse da G323. Inoltre, dato che la generalizzazione è testata in assenza di stimoli del dolore, i partecipanti possono segnalare meno paura e aspettative di dolore durante tutta la fase di generalizzazione. Inoltre, ci si può aspettare una generale diminuzione delle aspettative di paura e dolore verso le nuove traiettorie di generalizzazione, rispetto alle traiettorie di acquisizione (decremento della generalizzazione). In uno studio precedente, abbiamo trovato generalizzazione della paura e delle aspettative di dolore, nonostante evitare di generalizzare23.

L'acquisizione è un prerequisito per l'estinzione. Durante l'estinzione del comportamento di prevenzione con la prevenzione della risposta, ai partecipanti è permesso eseguire solo la traiettoria di movimento precedentemente dolorosa (T1), mentre le altre due traiettorie (T2 e T3) sono vietate. Pertanto, dato che i partecipanti hanno solo la possibilità di eseguire T1, e quindi il modello di dati osservato non riflette le proprie scelte, vale a dire, l'effettiva estinzione del comportamento di elusione, l'estinzione dell'elusione non è inclusa nelle analisi (Figura 2).

L'estinzione della paura e delle aspettative di dolore è evidente quando i partecipanti segnalano una minore paura per T1 e si aspettano meno lo stimolo del dolore quando eseguono T1, alla fine della fase RPE, rispetto alla fine della fase di acquisizione. (Figura 6B e Figura 7B).

L'estinzione delle misure di auto-segnalazione è un prerequisito per il recupero spontaneo. Il recupero spontaneo del comportamento di evitamento è indicato dai partecipanti evitando di più all'inizio della prova di recupero spontaneo, rispetto alla fine della fase RPE (Figura 2B).

Il recupero spontaneo della paura e dell'aspettativa di dolore è indicato dai partecipanti che segnalano una maggiore paura e aspettativa di dolore per T1, durante l'inizio del test di recupero spontaneo, rispetto alla fine della fase RPE(Figura 6C e Figura 7C).

Figure 1
Figura 1: L'insieme sperimentale e le prospettive del compito sperimentale. Il partecipante è seduto davanti allo schermo televisivo, a raggiungere la distanza dal sensore del braccio robotico. Gli elettrodi sono posizionati sul tendine tricipite del braccio destro, dove vengono consegnati gli stimoli del dolore (cerchio rosso), e l'interruttore a triplo piede viene utilizzato per dare paura al dolore legato al movimento e alle valutazioni dell'aspettativa di dolore. La fase di acquisizione del compito sperimentale viene mostrata sullo schermo televisivo e ingrandita nella scatola bianca. La palla si trova nell'angolo in basso a sinistra e il bersaglio nell'angolo in alto a sinistra (arco verde). T1-T3 sono situati a metà del piano di movimento, rispettivamente da sinistra a destra. Gli spazi sono lasciati tra T1-T3 specificamente nei protocolli di generalizzazione evitanti, al fine di lasciare spazio ai successivi archi di traiettoria di generalizzazione (G1-G3). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 2
Figura 2: Dati rappresentativi del comportamento di prevenzione durante l'acquisizione, l'estinzione con prevenzione della risposta e il test delle fasi di recuperospontaneo 22. Deviazione massima media (in centimetri) dalla traiettoria più breve al bersaglio durante l'acquisizione (ACQ1-2), estinzione con prevenzione della risposta (RPE1-4) e recupero spontaneo (TEST1-2). Si noti che i partecipanti possono eseguire solo la traiettoria più breve (T1) durante la fase RPE. Le barre di errore rappresentano l'errore standard della media (SEM). I dati di questa cifra provengono da 30 partecipanti (9 uomini, 21 donne; età media = 21,90)22. Questa cifra viene modificata con l'autorizzazionediref. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 3
Figura 3: Dati rappresentativi del comportamento di prevenzione durante la fase diacquisizione 20. Proporzioni relative dei movimenti tra i gruppi Experimental e Yoked48, all'interno del piano di movimento sperimentale. I motivi in alto e giallo rappresentano movimenti eseguiti prevalentemente dal gruppo sperimentale e, in basso, i motivi blu rappresentano movimenti eseguiti prevalentemente dal gruppo Yoked. "Direzione dal punto di partenza alla destinazione" indica la traiettoria più breve possibile dal punto di partenza alla destinazione. "Deviazione orizzontale" indica deviazione dalla traiettoria di movimento più breve possibile. I dati di questa cifra provengono da 50 partecipanti (36 uomini, 14 donne; età media = 24,92)20. Questa cifra viene ristampata con l'autorizzazionedelrif. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 4
Figura 4: Dati rappresentativi della paura del dolore legato al movimento durante le fasi di acquisizione e generalizzazione23. Paura media del dolore legato al movimento verso le traiettorie di acquisizione nei gruppi Experimental e Yoked48 durante i blocchi di acquisizione (ACQ1-3) e i blocchi di generalizzazione (GEN1-3). Si noti che durante la fase di acquisizione, gli auto-report vengono forniti per le traiettorie T1-T3 e durante la fase di generalizzazione, per G1-G3. Le barre di errore rappresentano SEM. I dati in questa figura provengono da 64 partecipanti (32 per gruppo; Gruppo Sperimentale: 10 uomini, 22 donne, età media = 22,88; Gruppo Yoked: 12 uomini, 20 donne; età media = 23,44)23. Questa cifra viene modificata con l'autorizzazionedelrif. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 5
Figura 5: Dati rappresentativi dell'aspettativa di dolore durante le fasi di acquisizione e generalizzazione23. Aspettativa di dolore media verso le traiettorie di acquisizione nei gruppi Experimental e Yoked48 durante i blocchi di acquisizione (ACQ1-3) e i blocchi di generalizzazione (GEN1-3). Si noti che durante la fase di acquisizione, gli auto-report vengono forniti per le traiettorie T1-T3 e durante la fase di generalizzazione, per G1-G3. Le barre di errore rappresentano SEM. I dati in questa figura provengono da 64 partecipanti (32 per gruppo; Gruppo Sperimentale: 10 uomini, 22 donne, età media = 22,88; Gruppo Yoked: 12 uomini, 20 donne; età media = 23,44)23. Questa cifra viene modificata con l'autorizzazionedelrif. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 6
Figura 6: Dati rappresentativi della paura del dolore legato al movimento durante l'acquisizione, l'estinzione con prevenzione della risposta e il test delle fasi di recuperospontaneo 22. Paura media del dolore legato al movimento verso le diverse traiettorie (T1-T3) durante l'acquisizione (ACQ1-2), l'estinzione con prevenzione della risposta (RPE1-4) e il recupero spontaneo (TEST1-2). Le barre di errore rappresentano SEM. I dati in questa figura provengono da 30 partecipanti (9 uomini, 21 donne; età media = 21,90)22. Questa cifra viene modificata con l'autorizzazionediref. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 7
Figura 7: Dati rappresentativi dell'aspettativa di dolore durante l'acquisizione, l'estinzione con prevenzione della risposta e il test delle fasi di recuperospontaneo 22. Aspettativa di dolore media verso le diverse traiettorie (T1-T3) durante l'acquisizione (ACQ1-2), l'estinzione con prevenzione della risposta (RPE1-4) e il recupero spontaneo (TEST1-2). Le barre di errore rappresentano SEM. I dati in questa figura provengono da 30 partecipanti (9 uomini, 21 donne; età media = 21,90)22. Questa cifra viene modificata con l'autorizzazionediref. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

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Discussion

Dato il ruolo chiave dell'elusione nella disabilità del dolorecronico 1,2,3,4,5 e lelimitazioniaffrontate dai paradigmi dievitamento tradizionali 19, è necessario che i metodi indaghino sul comportamento di prevenzione (legato al dolore). Il paradigma robotico di portata del braccio qui presentato affronta una serie di queste limitazioni. Abbiamo utilizzato il paradigma in una serie di studi, che hanno costantemente dimostrato l'acquisizione dell'elusione, e questi effetti si sono estesi alle nostre misure di auto-segnalazione di aspettativa di dolore e paura del dolore legato almovimento 20,22,23,24. Tuttavia, abbiamo anche trovato dissociazioni tra paura ed elusione23 che possono essere autentiche e informative, suggerendo che i due non sempre condividono una relazione uno a uno5,12,43,44,45. Inoltre, il paradigma presenta molteplici opportunità per indagare diversi aspetti del comportamento di elusione, come la generalizzazione23, l'estinzione con la prevenzionedella risposta 22e il ritorno dell'elusionepost-estinzione 22, come descritto nel manoscritto corrente.

Il metodo attuale offre molti vantaggi rispetto ai paradigmi di evitamento tradizionali. In primo luogo, invece di eseguire una risposta di elusione istruita da sperimentatori, i partecipanti al paradigma robotico di raggiungere il braccio acquisiscono essi stessi un comportamento di elusione. Il paradigma modella così meglio le situazioni della vita reale, in cui il comportamento di elusione emerge naturalmente come risposta aldolore 9. Comprendere i processi alla base dell'acquisizione dell'elusione, può fornire informazioni su come l'elusione può successivamente diventare patologica e ispirare modi in cui questi processi possono essere direttamente mirati durante iltrattamento 51. Ad esempio, le modifiche metodologiche, come la manipolazione della ricompensa sperimentale per aumentare l'approccio e ridurre le tendenze dielusione 52,53, possono consentire un'indagine più approfondita dei processi comportamentali e cognitivi alla base dell'acquisizione di elusione disadattiva. A questo proposito, l'acquisizione dell'elusione dimostrata con il paradigma robotico di portata del braccio può essere facilmente applicata per indagare un'eccessiva generalizzazione dell'elusione agli stimolisicuri 23. Un secondo vantaggio è che la natura continua della risposta di elusione nell'attuale paradigma ci consente di esaminare per chi l'elusione potrebbe diventare eccessiva, in quanto fornisce dati più dettagliati di una misura dicotomatica. Questo maggiore dettaglio nei dati consente una maggiore sensibilità per raccogliere le differenze individuali, attraverso il confronto dei punteggi di deviazione tra i partecipanti. Una misura così continua è anche più ecologicamente valida, in quanto l'elusione nella vita reale può verificarsi in vari gradi. Ad esempio, l'evitamento legato al dolore può variare da sottile (ad esempio, cambiamenti posturali o respirazione modificata quando si esegue un movimento) a un'elusione completa (ad esempio, essere costretti a letto). Inoltre, oltre a incorporare un costo per evitare, l'attuale risposta di elusione richiede un certo sforzo fisico, il che significa che i costi aumentano con il tempo durante tutto il compito. Questo modella accuratamente la vita reale, dove evitare può diventare sempre più costoso per l'individuo per un periodo ditempo 9. Ad esempio, l'assenteismo prolungato o regolare diventa costoso dal punto divista finanziario 54,55. Infine, dato il basso costo associato alla risposta di pressione dei pulsanti istruita precedentemente utilizzata, è difficile districare se i partecipanti ai paradigmi di evitamento tradizionali evitano a causa della paura genuina o semplicemente a causa del seguito automatico delle istruzioni per l'attività. Al contrario, data la natura ad alto sforzo e non istruito della risposta di elusione nell'attuale paradigma, sembra probabile che qualsiasi comportamento di elusione osservato modelli genuinamente automotivati.

Oltre ad affrontare i limiti delle metodologie precedenti, il paradigma robotico di raggiungere il braccio offre molte opportunità per indagare ulteriori aspetti del comportamento di elusione, come dimostrato nel manoscritto attuale dalla generalizzazione dell'elusione e dai protocolli RPE. È degno di nota il fatto che, in precedenza, abbiamo osservato una dissociazione tra auto-segnalazioni ed elusione, con la paura e le aspettative di dolore che si generalizzavano alle nuove traiettorie di movimento, mentre l'elusione no. Ci sono diverse spiegazioni plausibili per la discrepanza osservata tra paura edelusione 23, su cui stiamo indagando. Tuttavia, questa dissociazione può anche essere un risultato genuino e informativo, che di fatto si aggiunge alla letteratura precedente suggerendo che la paura e l'elusione non si verificano sempre insincronia 5,12,43,44,45, specialmente quando la risposta di elusione ècostosa 56,57. Questa scoperta sottolinea l'importanza di indagare sperimentalmente il comportamento di elusione stesso, poiché processi distinti molto probabilmente contribuiscono a diversi aspettidell'apprendimento della paura 58,59, e questi processi sarebbero difficili da scoprire misurando esclusivamente auto-rapporti e indici psicofisiologici di paura. Oltre alla generalizzazione dell'evitamento a nuovi movimenti, il paradigma robotico del braccio è stato applicato anche per studiare la generalizzazione dell'elusione a nuovi contesti24. Finora, la generalizzazione dell'elusione basata sul contesto è stata studiata utilizzando schermi colorati diversi come segnali contestuali24. Tuttavia, la realtà virtuale (VR) potrebbe essere facilmente implementata con l'attuale paradigma per aumentare la validità ecologica dei contesti sperimentali. La realtà virtuale potrebbe anche essere applicata alla generalizzazione dell'elusione basata su categorie di studio, come la generalizzazione dell'elusione tra diversecategorie di azione 60,61. Ulteriori adattamenti possono anche essere implementati nel protocollo RPE. Oltre a utilizzare un protocollo di 2 giorni per l'indagine sulrecupero spontaneo 22, abbiamo anche studiato se il comportamento di elusione legato al dolore ritorna non con il passare del tempo, ma dopo incontri imprevisti con lo stimolo del dolore (reintegrazione)42 in un protocollo di 1 giorno. Inoltre, per esaminare più da vicino le basi propriocettive del comportamento di prevenzione legato al dolore, il paradigma può essere modificato per includere meno o nessuna informazione visiva. Questo è qualcosa su cui stiamo indagando nel nostro laboratorio. Infine, dato che allontanarsi fisicamente da uno stimolo avverso rappresenta una risposta difensiva specifica per specie62,non unica per paura e dolore, questo tipo di operatività dell'elusione consente anche l'indagine di molti diversi tipi di elusione. Ad esempio, il paradigma può potenzialmente essere applicato per esaminare, non solo evitando stimoli dolorosi, ma anche evitando altri tipi di stimoli avversi, come quelli che inducono disgusto o imbarazzo63,64.

Il protocollo descritto può anche essere facilmente esteso per includere misure di paura psicofisiologia. Sebbene non sia descritto qui, abbiamo incorporato le risposte delle startle eye-blink, così come l'elettroencefalografia (EEG), nel paradigma robotico del braccio. La misura startle eye-blink offre una misura specifica della paura delle risposte difensive riflessive65,66, che può fornire ulteriori informazioni sui meccanismi alla base del comportamento di prevenzione e sulla sua relazione con la paura, mentre l'implementazione di EEG al paradigma consente l'indagine su specifici correlati neurali del comportamento dievitamento 67. Inoltre, la risposta di condutto cutaneo (SCR)68, così come le valutazioni online di auto-segnalazione di sollievo-piacevolezza69,70 potrebbero essere incluse come misure disollievo 71. In precedenza si è riscontrato che gli SCR sono correlati conil rilievo 72— un rinforzo propostoper evitare 69,70 data la sua intrinseca valenza positiva in risposta all'omissione di eventi negativi73,74. Infine, la frequenza cardiaca (HR) e la variabilità della frequenza cardiaca (HRV) sono misure facilmente implementabili che sono state collegate a molteplici emozioni avverse associate all'elusione, come paura, disgusto e imbarazzo75.

Nonostante i suoi punti di forza, riconosciamo che anche il paradigma robotico di raggiungere il braccio ha i suoi limiti. Ad esempio, il paradigma non è facilmente trasferibile ad altri laboratori, poiché le attrezzature utilizzate e necessarie per il paradigma (ad esempio, robot e stimolatore di corrente costante) sono costose, limitando l'uso diffuso del paradigma e la sua implementazione da parte di altri laboratori. Tuttavia, si noti che robot simili, che sono relativamente comuni nelle cliniche di riabilitazione, possono essere programmati allo stesso modo e sono disponibili anche stimolatori di corrente costante più convenienti. È anche degno di nota che, nel metodo attuale, lo stimolo discriminante (SD) e la risposta strumentale siano intrecciati. Questo è in contrasto con i tradizionali paradigmi di elusione, dove la paura viene acquisita per la prima volta verso il CS durante la fase pavloviana, e l'elusione viene esaminata in una fase strumentale successiva. Tuttavia, la relazione temporale tra paura ed elusione non è strettamente unidirezionale51. Sebbene l'attuale paradigma consenta un'indagine più approfondita delle dinamiche temporali di elusione-emergenza in relazione alla paura-emergenza, le misure che abbiamo impiegato finora non ci permettono di districare accuratamente le dinamiche temporali di paura ed elusione. Attualmente, il comportamento di elusione nel paradigma può essere esaminato su base sperimentale, mentre le valutazioni di paura e aspettativa vengono raccolte solo in punti di tempo discreti e specifici durante l'attività, per non interferire con il flusso delle attività. Tuttavia, per consentire confronti precisi tra paura ed elusione, uno studio futuro potrebbe utilizzare una misura più continua della paura, ad esempio attraverso un quadrante76, un sensore singolo EEG77o una startle potenziata dalla paura, per consentire una comprensione dettagliata della paura-emergere verso le diverse traiettorie, in relazione all'elusione. Infine, solo gli stimoli folgorati sono stati finora utilizzati nel paradigma robotico del braccio come stimoli del dolore, per ragioni di coerenza e comparabilità con precedenti studi sulla paura legata al dolore78,79,80. Tuttavia, gli stimoli folgorati potrebbero non imitare completamente il dolore più tonico provato dai pazienti con dolore cronico, dato che producono un'esperienza di dolore relativamente fasica, non comune e innaturale81. Altri metodi di induzione del dolore, come la stimolazione ischemica82 e indotta dall'esercizio fisico (ad esempio, dolore muscolare ad esordio ritardato, DOMS)83,84 dolore sono stati considerato migliori analoghi sperimentali del dolore muscoloscheletricho, data la loro natura naturale ed endogena81. Questi metodi di induzione del dolore potrebbero essere impiegati nel paradigma robotico del braccio in futuro. Nonostante questi limiti, la capacità dell'attuale paradigma di dimostrare costantemente l'acquisizione della paura e dell'elusione usando tali SDe Rs intrecciati è di per sé interessante e nuova. Inoltre, crediamo che il paradigma robotico di portata del braccio possa di per sé promuovere la discussione sulla necessità di paradigmi di evitamento più ecologicamente validi19. Inoltre, il paradigma ha il potenziale per spianare la strada allo sviluppo di migliori paradigmi di elusione in generale, fornendo un esempio di come i problemi sul campo possano essere affrontati in modo innovativo.

In conclusione, il paradigma robotico del braccio offre un percorso promettente per migliorare la validità ecologica delle indagini sul comportamento di elusione e per promuovere la nostra comprensione dei processi sottostanti. Usando il paradigma, abbiamo già ottenuto risultati interessanti, che potrebbero non essere stati scoperti valutando esclusivamente i correlati passivi della paura come i rapporti verbali e l'eccitazione fisiologica. Tuttavia, le estensioni del paradigma hanno fornito alcuni risultati inconcludenti, che richiedono ulteriori indagini e perfezionamenti della procedura. Nonostante ciò, il paradigma robotico di raggiungere il braccio è un enorme passo avanti rispetto alla validità ecologica nei paradigmi utilizzati per studiare il comportamento di evitamento.

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Disclosures

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Acknowledgments

Questa ricerca è stata sostenuta da una sovvenzione Vidi dell'Organizzazione olandese per la ricerca scientifica (NWO), paesi Bassi (id sovvenzione 452-17-002) e da una borsa di ricerca senior della Fondazione per la ricerca delle Fiandre (FWO-Vlaanderen), Belgio (ID sovvenzione: 12E3717N) concessa ad Ann Meulders. Il contributo di Johan Vlaeyen è stato sostenuto dai fondi strutturali a lungo termine "Asthenes" sovvenzione Methusalem da parte del governo fiammingo( Belgio).

Gli autori desiderano ringraziare Jacco Ronner e Richard Benning dell'Università di Maastricht, per aver programmato i compiti sperimentali e per aver progettato e creato la grafica per gli esperimenti descritti.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
1 computer and computer screen Intel Corporation 64-bit Intel Core Running the experimental script
40 inch LCD screen Samsung Group Presenting the experimental script
Blender 2.79 Blender Foundation 3D graphics software for programming the graphics of the experiment
C# Programming language used to program the experimental task
Conductive gel Reckitt Benckiser K-Y Gel Facilitates conduction from the skin to the stimulation electrodes
Constant current stimulator Digitimer Ltd DS7A Generates electrical stimulation
HapticMaster Motekforce Link Robotic arm
Matlab MathWorks For writing scripts for participant randomization schedule, and for extracting maximum deviation from shortest trajectory per trial
Qualtrics Qualtrics Web survey tool for psychological questionnaires
Rstudio Rstudio Inc. Statistical analyses
Sekusept Plus Ecolab Disinfectant solution for cleaning medical instruments
Stimulation electrodes Digitimer Ltd Bar stimulating electrode Two reusable stainless steel disk electrodes; 8mm diameter with 30mm spacing
Tablet AsusTek Computer Inc. ASUS ZenPad 8.0 For providing responses to psychological trait questinnaires
Triple foot switch Scythe USB-3FS-2 For providing self-report measures on VAS scale
Unity 2017 Unity Technologies Cross-platform game engine for writing the experimental script including presentations of electrocutaneous stimuli

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References

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Glogan, E., Gatzounis, R., Vandael, K., Franssen, M., Vlaeyen, J. W. S., Meulders, A. Investigating Pain-Related Avoidance Behavior using a Robotic Arm-Reaching Paradigm. J. Vis. Exp. (164), e61717, doi:10.3791/61717 (2020).

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