2017年7月19日
本方案展示了如何在斯特恩伯格工作记忆范式期间测量焦虑增强的惊吓反应。
本方案的总体目标是通过结合斯特恩伯格工作记忆任务与电击威胁范式,来探究工作记忆过程与焦虑之间的关系。该方法有助于回答关于焦虑与认知之间关系的关键问题。该技术的主要优势在于,可将其调整应用于多种其他认知任务。
首先将受试者带至测试室。在安放电极前,清洁皮肤区域。在左手掌心处放置两个一次性11毫米的银/氯化银电极,电极间距约2厘米,用于监测皮肤电导。
接下来,在左手内侧腕部放置两个一次性11毫米的银/氯化银电极,电极间距约为3厘米,用于施加电刺激。然后,在左臂内侧肘部上方放置一个一次性11毫米的银/氯化银电极,在右锁骨下方放置另一个一次性电极,用于监测心率。将两个4毫米的银/氯化银杯状电极贴附在左侧眼轮匝肌的下侧,以测量惊吓反应。
然后,使用医用胶带固定所有电极。接着,将导联连接到手掌上的电极,并插入生理心理监测设备的皮肤电活动(EDA)通道。将导联连接到手腕上的电极,并插入电刺激装置。
然后,将导联连接到手臂和锁骨处的电极上,并插入生理心理监测设备的心电图(ECG)通道。将连接到眼轮匝肌的杯状电极插入生理心理监测设备的肌电图(EMG)通道。检查EMG电极的阻抗,确保其低于10千欧姆。
最后,通过耳机给予九次无信号提示的白噪声刺激,以使惊吓反应产生习惯化。开始进行电击校准程序时,要求受试者对一系列持续100毫秒的样本电刺激进行主观评分,以确定一个令人感到不愉快且不适但不引起疼痛的刺激强度水平。随后,使用实验软件向手腕部位施加一系列持续100毫秒的电击刺激。
每次呈现后,要求参与者口头对每次呈现的不适程度进行评分,评分范围为1到10分,其中1表示完全不感到不适,10表示感到不适但不疼痛。接着,使用电击装置的毫安刻度逐步增加电击强度,并持续进行一系列刺激,直至受试者将刺激评分评为10分。最后,记录该强度值,供实验过程中使用。
接下来,在实验软件中,将被试编号、平衡条件和运行编号输入到运行框中。然后,点击生理心理监测记录的开始按钮。随后,调整显示器位置,使其位于被试正前方。
在实验软件的提示框中按回车键以开始实验。让参与者完成四次实验运行,在此过程中,如果字母和位置数字分别与试次序列匹配或不匹配,则应选择右箭头键或左箭头键。每次运行结束后,让参与者口头评定他们在刚刚完成的运行中安全和威胁阶段的焦虑水平,评分范围从0(表示不焦虑)到10(表示极度焦虑)。
最后,要求参与者在之前运行过程中所接受的电击强度进行口头评分,评分使用与初始校准程序相同的0到10级量表。首先打开心理生理学分析软件,准备用于分析的原始EMG数据。选择“变换”、“数字滤波器”、“FIR”,然后选择“带通”,应用30至300赫兹的数字带通滤波,并对原始EMG通道进行平滑处理。
接下来,选择分析、肌电图和衍生的平均整流肌电图,使用20毫秒的时间窗均值对平滑后的肌电图信号进行整流。然后,选择分析、刺激-反应和数字输入至刺激事件,以标记与每种试验类型的数字输入相对应的刺激事件。为提取每个刺激事件周围的眨眼幅度,选择分析、刺激-反应、刺激-反应分析,并指定通道均值,以在白噪声 onset 前-50至0毫秒的固定时间窗内提取基线活动均值。
然后,选择分析模块中的“刺激-反应”(Stim-Response),进入“刺激-反应分析”(Stim-Response Analysis),并指定最大通道,以在白噪声刺激 onset 后 20 至 100 毫秒的固定时间窗内识别眨眼的起始点和峰值。最后,检查 EMG 轨迹中与刺激事件相关的伪迹,并剔除含有伪迹的试验数据。该实验方案可产生三种主要数据类型:准确性、反应时间(RT)以及焦虑增强的惊吓反应(APS)。
在准确性方面,参与者在低负荷试验中的表现通常优于高负荷试验。然而,准确性通常不会因电击威胁的存在与否而发生显著变化。在反应时间(RT)方面,参与者在低负荷试验中的反应速度通常快于高负荷试验,且在存在威胁的试验区段中的反应速度也快于安全区段。
最后,APS 有两个实验操控因素:负荷量和惊跳刺激的呈现时机。通常情况下,当惊跳探针在维持阶段呈现时,参与者在低负荷试次中的 APS 显著大于高负荷试次;然而,当惊跳探针在刺激间间隔(ITI)中呈现时,该效应则不成立。
一旦掌握,若操作得当,该实验可在两小时内完成。在进行该操作时,重要的是要牢记正确清洁并固定电极。在此步骤之后,可调整其他认知任务,以回答更多问题,例如如何启动电击效应以维持注意力,或探究记忆与编码机制。
本方案演示了如何在斯特恩伯格工作记忆范式期间测量焦虑增强的惊吓反应,旨在探讨工作记忆过程与焦虑之间的关系。
本方案可实现对认知负荷对焦虑生理影响的机制性探究,有助于神经精神类药物研发中的靶点验证。通过在受控的工作记忆负荷下量化焦虑增强的惊吓反应,该方法为降低靶向中枢神经系统化合物的风险提供了一种可转化的生物标志物。该策略通过将认知调节与情感状态测量相联系,提高了早期药物发现的预测可信度。
将该方法定位为一种发现生物学工具,通过对抗焦虑相关靶点进行机制性去风险化,从而指导先导化合物的识别。