利用威胁概率任务评估不确定与确定威胁下的焦虑与恐惧

摘要

在威胁概率任务中，通过检测眼轮匝肌的肌电图，测量在低（不确定）和高（确定）概率电击威胁条件下惊吓反射的增强情况。该方法可为精神病理学、物质使用/滥用以及广泛的情感科学领域的研究提供对不同负面情绪状态（恐惧/焦虑）的客观测量。

摘要

对特定威胁的恐惧和对不确定威胁的焦虑是两种不同的情绪，具有独特的行为、认知-注意和神经解剖学成分。在实验室中，可通过测量惊吓反射的增强来研究焦虑和恐惧。惊吓反射是一种防御性反射，当有机体面临威胁且防御需求较高时，该反射会增强。通过肌电图（EMG）记录眼轮匝肌在短暂、强烈、突发的白噪声声学刺激下引发的惊吓反射。即，“惊吓探针”）。惊吓增强的计算方法是：在呈现预示轻微电击的视觉威胁线索（有威胁线索）时，受试者的惊吓反应幅度相对于呈现预示无电击的匹配线索（无威胁线索）时的增加量。在威胁概率任务中，通过高概率（100% 线索-电击关联；确定性）威胁线索下的惊吓增强来测量恐惧，而通过低概率（20% 线索-电击关联；不确定性）威胁线索下的惊吓增强来测量焦虑。在威胁概率任务中对惊吓增强的测量，为通过自我报告或其他方法评估负性情绪提供了客观且易于实施的替代方案。例如，神经影像学）可能对某些研究者而言不适用或不切实际。惊吓增强已在动物中得到深入研究（例如., 啮齿类动物，非人灵长类动物）以及人类，有助于推动从动物到人类的转化研究。在确定性和不确定性威胁条件下，惊吓增强可为负性情感和不同情绪状态（恐惧、焦虑）提供一种客观的测量指标，可用于精神病理学、物质使用/滥用以及情感科学领域的研究。因此，该方法已被研究精神病理学病因的临床科学家以及关注个体情绪差异的情感科学家广泛使用。

引言

威胁概率任务的总体目标是通过实验手段，将对低概率（即不确定）威胁所产生的焦虑反应，与对高概率（即确定）威胁所产生的恐惧反应区分开来。当某种威胁的某些方面定义不清时，就会产生不确定性。尽管焦虑可通过多种方式描述，但对低概率或其它不确定的负面事件产生过度反应，是焦虑障碍中一个显著的临床症状^1,2。此外，在实验室任务中，与确定性电击威胁引发的恐惧相关生理反应相比，不确定性电击威胁引发的焦虑相关生理反应增强，可能为焦虑障碍提供一种生理标志物³。酒精等药物可能通过特异性抑制对不确定威胁的焦虑反应，从而发挥其缓解应激反应的作用^4-7。慢性药物使用后，大脑应激神经回路可能发生神经适应性改变，表现为在不确定威胁下焦虑水平升高^4,8。因此，威胁概率任务可为精神病理学、物质使用/滥用及情感科学的研究提供一种客观测量负性情绪和不同情感状态（焦虑、恐惧）的工具。该任务可成为临床与情感科学领域研究者探索精神病理学病因及个体情绪差异的有力手段。

研究人类情绪的传统方法

情感科学家已采用多种测量方法和范式来研究人类情绪⁹，但其中大多数方法无法提供威胁概率任务（Threat Probability Task）所具备的精确度，因而难以将焦虑与其他负面情绪（如恐惧）区分开来。例如，自我报告法虽被广泛使用，但可能受到需求....

方案

本地方伦理委员会已批准以下实验程序，所有参与该程序的受试者均已签署知情同意书。有关心理生理测量和刺激呈现的更多细节，请参见^30,27。

1. 肌电图（EMG）记录准备

1. 要求参与者用肥皂彻底清洗面部，特别注意目标传感器位置，该位置位于一只眼睛下方及参与者前额中央（见图2）。
2. 让参与者坐在实验舱内一个舒适且直立的椅子上。
3. 准备参与者的皮肤以进行肌电图（EMG）测量。
   1. 使用酒精棉片清洁目标传感器位置。
   2. 使用少量纱布垫蘸取粗糙去角质凝胶，进一步清洁相同位置，以去除可能阻碍肌电活动测量的污垢或死皮细胞。
4. 准备并安装EMG电极。
   1. 使用注射器和钝针将导电凝胶注入所有银-氯化银（Ag–AgCl）传感器杯中。
   2. 使用粘性固定环在参与者前额中央贴附一个较大的（例如，8 mm）Ag-AgCl传感器。
   3. 在参与者眼睛下方使用粘性固定环贴附另外两个较小的（例如，4 mm）Ag-AgCl传感器。第一个小传感器应与正视时瞳孔位置对齐，第二个传感器置于第一个传感器外侧1-2 cm处（图2；另见²⁷）。请勿使粘性固定环相互重叠，以免增加运动伪迹。....

结果

威胁概率任务在100%（确定）概率和20%（不确定）概率的威胁线索下均能产生显著的惊吓增强效应（参见 图6B）。先前使用该任务的研究结果显示，在不确定（20%）威胁条件下，惊跳增强显著高于高概率（100%）（确定）威胁条件下的惊跳增强。急性给予中等剂量酒精（目标血液酒精浓度为0.08%）可选择性地更大程度降低20%（不确定）威胁条件下的惊跳增强，相较于100%（确定）威胁条件（参见 图7在人类中，这证实了酒精对焦虑具有“经典”应激反应抑制效应^38,39同样，对重度每日使用大麻的使用者进行短期（3天）剥夺后，在20%（不确定）威胁条件下，惊吓增强反应出现选择性显著升高 与 100%（确定）的人类威胁（参见 图8）。该结果与当前啮齿类动物神经科学证据一致，表明在面对不确定威胁或其他应激源时，与焦虑相关的大脑环路中存在选择性的“应激神经适应”。^8,13.

讨论

威胁概率任务可用于通过评估电击威胁发生概率较低（不确定）和较高（确定）时的惊吓增强效应，来研究焦虑与恐惧的表达。该任务中的主要依赖性测量指标及威胁关联性范式可应用于啮齿类动物、非人灵长类动物以及人类，因此为研究负性情绪的表达提供了一个极佳的转化研究工具^13,18,40。对电击威胁的惊吓增强与防御系统激活具有明确关联，不易受主观意志控制，并具有明确界定的神经生物学基础。这与情绪的自我报告测量形成对比，后者可能受到实验情境需求特征的过度影响，且与已知的神经生物学机制关联较远。相较于其他常见的心理生理学方法（如情绪图片观看任务），威胁概率任务具有更高的精确性，可用于区分不同形式的负性情绪。此外，与其他成本较高且技术要求更复杂的方法（如功能性磁共振成像fMRI）相比，威胁概率任务实施简便，数据分析也更为容易。

威胁概率任务是利用提示性电击作为威胁刺激、以惊吓增强作为因变量来操控威胁不确定性的多种威胁任务中的一种典型范例。因此，在提示-电击的关联关系以及电击特征方面具有相当大的灵活性，可支持开展具有较强概念重复性的系列研究。例如，威胁概率任务即衍生自先前已验证的“无电击.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
放大器	多种选择		参见 Curtin、Lorenzo 和 Allen（2007）获取供应商列表。
小型 Ag/AgCl 肌电传感器	Discount Disposables	TDE-023-Y-ZZ-S	4 mm，导线长度 48 in
大型 Ag/AgCl 肌电传感器	Discount Disposables	TDE-022-Y-ZZ-S	8 mm，导线长度 48 in
小型电极套环	Discount Disposables	TD-23	5 mm
大型电极套环	Discount Disposables	TD-22	8 mm
电击盒	定制	定制	定制电击盒的电路图参见补充材料。商用电击盒示例见：http://www.psychlab.com/stim_SHK_shockers.html。
酒精棉片	Fisher Scientific	06-669-72
去角质凝胶	Weaver and Company	NuPrep
导电凝胶	Electro-Cap International	ECA E9
纱布垫	Neuromedical Supplies	95000025
钝头针	Electro-Cap International	E8B
医用胶带	Neuromedical Supplies	95000032
电极消毒液	Emergency Medical Products:	MX-2800	处理 Metricide 时应佩戴手套。
耳机	Sennheiser	4974	耳机应能重复递送实验者设定强度的惊吓刺激探针’s（例如102 dB）。
受试者监控摄像头	PolarisUSA	BC-660B	需具备红外功能，以便在实验室内灯光关闭时监控受试者。
红外面板	PolarisUSA	IR-TILE	http://www.polaris.com/en-us/home.aspx
用于受试者监控的视频显示器	Marshall Electronics	M-Pro CCTV 19
刺激计算机	Dell	Dell Optiplex3010	大多数现代计算机均适用
声卡（刺激计算机）	Creative	70SB127000002	声卡用于递送惊吓刺激探针。独立噪声发生器的示例见：http://www.psychlab.com/stim_TG_WN_sound.html#。
I/O 卡（刺激计算机）	Measurement Computing	PCI-DIO24	I/O 卡用于控制电击盒，并向数据采集计算机传递事件标记（例如惊吓刺激发生时刻）。
刺激控制软件	Psychtoolbox		基于 Matlab 的开源（免费）工具箱。
用于刺激控制和数据处理的计算平台	MathWorks		运行 Psychtoolbox 和 EEGLAB（见下文）所必需。
数据采集计算机	Dell	Dell Optiplex3010	大多数现代计算机均适用
心理生理学数据采集软件	多种选择		参见 Curtin、Lorenzo 和 Allen（2007）获取供应商列表。
刺激显示器	Acer	Acer AL1916W
数据采集显示器	Acer	Acer AL1916W
受试者 CRT 显示器	ViewSonic	P810
数据处理软件	EEGLAB		基于 Matlab 的开源（免费）软件包。