2014年9月12日
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。
本实验的总体目标是区分对低概率或不确定威胁的生理反应(概念化为焦虑)与对高概率或明确威胁的生理反应(概念化为恐惧)。首先,需准备受试者的皮肤,并在其眼下方和前额处贴附肌电图传感器,以完成第一步。第二步是评估受试者对电击的敏感性,从而确定主任务中所使用的电击强度。
接下来,向参与者提供任务的一般信息以及与电击相关的具体提示。在开始威胁概率任务之前,最后一步是处理和分析在低概率不确定性威胁条件下的惊跳增强,并将其与高概率确定性威胁条件下的惊跳增强进行比较。最终,威胁概率任务表明,在给予抗焦虑药物(如酒精)后,低概率不确定性威胁条件相对于高概率确定性威胁条件下的惊跳增强会受到抑制。该技术相较于现有方法(如自我报告测量和负性情绪评估)的主要优势在于,威胁概率任务中的惊跳增强对参与者主要任务的干扰更小,且更不易受到需求特征及其他形式测量偏差的影响。
该方法可用于探讨涉及多种精神疾病(包括酒精和药物成瘾)病因、维持及复发机制的关键问题。本实验步骤将由本实验室的两位技术人员凯瑟琳·马格鲁德(Katherine Magruder)和瑞秋·休梅尔(Rachel Hummel)进行演示。开始本方案时,首先获取参与者的知情同意,然后要求参与者用肥皂彻底清洁面部,特别注意位于一只眼睛下方及参与者前额中点的目标传感器放置位置。
接下来,使用酒精棉片清洁目标传感器位置,为受试者的肌电图检查做皮肤准备。然后使用小块纱布垫蘸取粗糙的去角质凝胶,进一步清洁相同部位,以去除可能影响测量的污垢或死皮细胞。使用注射器和钝针将导电凝胶注入银-氯化银肌电图传感器的传感器杯中,完成传感器的准备。
然后使用粘性固定环将一个较大的银/氯化银传感器贴在受试者前额的中央。接着,在受试者眼睛下方使用粘性固定环贴附额外的小型传感器。将第一个小型传感器置于正视时瞳孔水平位置,第二个传感器则置于第一个传感器的外侧并与其相邻。
切勿让粘性固定环相互重叠,因为这可能会增加运动伪影。同时应防止凝胶溢出,以免在眼睛下方的两个传感器之间形成凝胶桥,否则电流将通过该桥路传导,从而影响肌电活动的测量。传感器定位完成后,启动生理信号采集软件,并让受试者眨眼数次,以确认肌电信号已被正确记录,并可在数据采集软件的显示界面上观察到眨眼信号。
最后,在进行电击耐受性评估之前,检查每个传感器的阻抗。首先,对一般惊吓反应性进行基线测量,然后使用标准医用胶带将两个固定的电击电极贴在受试者手部食指和无名指的远端指骨上。接下来,向受试者说明,他们将接受一系列强度逐渐增加的电刺激,并且在每次电击后,需在100分制量表上评定其所感受到电击的厌恶程度。
指导受试者准确报告其能够耐受的最高电击强度非常重要。不应告知受试者其报告结果将影响其实际接受的电击强度,以免导致报告出现偏差。现在开始进行电击耐受评估。
如果受试者完全感觉不到电击,则应评分为0。当受试者认为电击开始感到不适时,评分为50;当电击达到其可耐受的最高强度时,评分为100。一旦受试者将电击评分评为100,即停止耐受性评估。
记录电击强度,并在威胁概率任务中以此强度施加电击,以控制个体间对电击敏感性的差异。首先向参与者提供一个背景说明,以促使他们在整个任务过程中保持注意力。随后向参与者介绍任务的一般信息,以及每种条件下具体线索与电击的对应关系。
告知参与者,该任务持续约20分钟,包含多个提示,每个提示持续5秒,提示之间间隔15至20秒。这些提示被分为若干组,每组持续2至3分钟。同时告知参与者共有三种类型的组:20%电击组、100%电击组和无电击组。
在20%电击组中,参与者大约每五个提示中会有一个提示结束时受到电击;在100%电击组中,每五个提示结束时均会受到电击。在无电击组中,或在任何一组提示呈现之间的时段内,需向参与者明确说明其不会受到任何电击。指导结束后,允许参与者就任务内容提问,随后对其进行测试,以确保其完全理解电击发生的条件。
同时提醒参与者,他们可以在实验过程中的任何时刻选择退出。在安装有采集软件的生理学计算机上开始记录肌电(EMG)信号,然后在另一台用于控制任务刺激的计算机上启动刺激呈现软件。现在开始进行威胁概率任务。
务必仔细监测受试者在任务过程中是否出现自主运动、闭眼或任何过度不适的迹象。开始数据处理时,首先对原始连续 EMG 信号应用四阶 28 赫兹巴特沃斯高通滤波器,然后对滤波后的连续 EMG 信号进行整流,并使用四阶 30 赫兹巴特沃斯低通滤波器对整流后的 EMG 信号进行平滑处理。
下一个epic为在声学惊跳刺激探针开始前50毫秒至刺激开始后250毫秒期间保留数据的平滑连续信号。同时,以基线校正epic信号,即从整个epic信号中减去刺激前基线期的平均值。从每个epic中评分惊跳反应,取刺激探针开始后20至100毫秒之间的最大反应值作为评分结果。排除任何存在过度伪迹的试验,例如刺激前基线期出现过度偏转的情况。
接下来,计算每种条件下各个epics的惊跳反应平均值。然后,通过比较在20%电击提示期间与无电击提示期间对惊跳探针的平均惊跳反应之差,计算不确定电击的惊跳增强值。通过比较在100%电击提示期间与无电击提示期间对惊跳探针的平均惊跳反应之差,计算确定电击的惊跳增强值。
最后,使用重复测量的通用线性模型分析惊跳增强效应。此处可以看出,在人类中,急性给予中等剂量酒精会特异性地导致在20%威胁条件下相较于100%威胁条件下的惊跳增强效应更大程度地降低。类似地,在重度每日使用大麻的人群中,短期剥夺大麻会导致在20%威胁条件下相较于100%威胁条件下的惊跳增强效应特异性地显著增加。
在使用该程序时,重要的是要始终密切关注参与者的舒适程度,并允许他们在感到过度不适时随时停止实验。在完成该程序后,可施加个体差异问卷等方法,以回答更多问题,例如人格特质如何在此任务中与确定性和不确定性威胁下的负性情绪相互作用。
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本研究通过威胁概率任务,探讨对不确定(焦虑)和确定(恐惧)威胁的生理反应之间的差异。通过肌电图测量惊吓反射增强,研究人员能够客观评估与心理病理学及物质使用相关的心理状态。
威胁概率任务提供了一种基于肌电图(EMG)的客观方法,可将焦虑(不确定威胁)与恐惧(确定威胁)的反应区分开来,为精神病理学和物质使用研究提供了一种可转化的研究工具。通过在明确定义的威胁概率条件下量化惊吓增强效应,该检测方法有助于对情绪调节通路中相关靶点进行机制层面的风险评估。该方法通过减少对主观自我报告的依赖,并提高跨物种检测的可重复性,从而增强靶点验证的预测可信度。
该方法适用于从靶点假设验证到先导物鉴定的整个发现过程,通过分离与焦虑和恐惧相关的特异性生理特征,为临床前验证提供了一种机制上的桥梁。