Name: 使用工作记忆维护降低状态焦虑 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-07-19T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 17 s
Description: 了解Sternberg工作记忆范式与威胁电击范式相结合的方法，用于研究工作记忆与焦虑之间的关系。该方法通过测量惊跳反应和皮肤电反应来评估焦虑对认知表现的影响。

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本研究的经费由美国国家心理健康研究所内部研究计划（ZIAMH002798）提供支持（ClinicalTrial.gov 标识符：NCT00026559：方案编号 01-M-0185）。

所有参与者均签署了经国家精神卫生研究所（NIMH）联合神经科学机构审查委员会（IRB）批准的书面知情同意书，并获得了参与报酬。
1. 设置设备
注意：按照以下说明设置设备（见图1A）3。
<ol>
	<li>在控制室内设置两台计算机，一台用于实施实验，另一台用于记录生理数据。</li>
	<li>在受试者房间内，设置一台标准的19英寸液晶显示器和键盘（或按钮盒），分别用于向受试者呈现刺激材料并记录其反应。</li>
	<li>为记录心理生理信号，使用以太网转USB适配器将记录用计算机连接至心理生理监测硬件。</li>
	<li>为在记录设备与刺激呈现设备之间分配晶体管-晶体管逻辑（TTL）信号，使用带状电缆将实验用计算机的并行端口连接至接线盒。</li>
	<li>为将TTL信号传递至心理生理监测硬件，使用带状电缆将接线盒连接至该硬件。</li>
	<li>为将TTL脉冲传递至刺激呈现硬件，使用卡口式尼尔-康西尔曼（BNC）电缆将接线盒连接至信号发生器。</li>
	<li>为向电击装置提供控制信号，使用BNC电缆将信号发生器连接至电击装置。</li>
	<li>设置信号发生器和电击装置，以输出持续时间为100 ms、频率为200 Hz的电刺激。所有参数设置详见图1B和C。</li>
</ol>
2. 使用可用软件编程实验
注意：使用了神经行为系统软件（以下简称实验软件；参见材料表）。也可使用其他等效软件。
<ol>
	<li>使用下述参数及提供的补充代码文件（详见补充代码）编程设置四个测试阶段。
	<ol>
		<li>每个阶段编程设置26次试验。</li>
		<li>将试验分为4个交替的“威胁”与“安全”区组，每个区组包含6次试验。</li>
		<li>每次试验开始时，呈现一个提示，指示将呈现的字母数量，持续2,000毫秒。</li>
		<li>提示结束后，呈现编码字母序列，持续时间为2,500 ±1,000毫秒。</li>
		<li>在低负荷试验中，依次呈现5个字母，每个字母依次出现。</li>
		<li>在高负荷试验中，依次呈现8个字母，每个字母依次出现。</li>
		<li>在编码阶段之后编程设置一个持续9,000 ±1,000毫秒的维持期。</li>
		<li>维持期结束时，呈现一个持续2,000毫秒的反应提示。</li>
		<li>编程设置反应提示，在屏幕左侧显示一个字母，右侧显示一个数字，其中字母代表编码序列中的某个字母，数字代表序列中的某个位置。</li>
		<li>在字母和数字下方显示“&#34;匹配/不匹配&#34;”字样，表示该字母是否与所指示位置的字母一致。</li>
		<li>编程设置实验，使一半试验为匹配，另一半为不匹配。</li>
		<li>使用键盘或按钮盒记录被试的反应。</li>
		<li>各次试验之间以可变时长的试验间间隔（ITI）分隔，ITI时长根据试验内事件的时间安排进行调整，以确保每次试验总时长为23秒。</li>
		<li>通过在各阶段的上限和下限值之间随机选择持续时间（单位为毫秒），使编码期、维持期和ITI的持续时间在各次试验中有所变化。</li>
		<li>对实验进行平衡设计，使一半参与者从安全区组开始，另一半从威胁区组开始。</li>
		<li>在每轮实验中，在每个威胁区组内伪随机呈现0至2次电击，每轮共呈现3次电击。确保每次电击增加一个额外（虚拟）试验，以保证安全区组和威胁区组的试验数量相同。</li>
		<li>每轮实验开始时，通过耳机呈现五次40毫秒的103 dB白噪声（上升/下降时间接近瞬时），以适应惊吓反应。</li>
		<li>在每轮实验中，在以下条件下呈现3次白噪声刺激，以探测惊吓反应（见图3）：安全 vs. 威胁、低负荷 vs. 高负荷、维持期 vs. ITI。</li>
		<li>安排探测刺激时，确保相邻探测之间至少有17秒的最短探测间间隔，以避免惊吓反应的短期适应。</li>
		<li>对于维持期试验，探测刺激应在字母序列结束至少1秒后呈现。</li>
		<li>对于ITI试验，探测刺激应在反应提示结束至少4秒后呈现。</li>
		<li>按照制造商说明，使用配套软件包设置生理监测设备。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. 运行实验
<ol>
	<li>将参与者带至实验室。</li>
	<li>获取参与者的知情同意。</li>
	<li>在任务说明和设备设置之前，向参与者发放状态-特质焦虑量表Y-1（STAI-Y1）25、贝克焦虑量表（BAI）26、贝克抑郁量表（BDI）27以及焦虑敏感性指数（ASI）28，并要求其填写。</li>
	<li>告知参与者，他们将看到两种类型的试验，并需根据以下说明对这些试验做出反应。</li>
	<li>在低负荷试验期间，指导参与者在记忆中按呈现顺序保持一系列5个字母。</li>
	<li>在高负荷试验期间，指导参与者在记忆中按呈现顺序保持一系列8个字母。</li>
	<li>告知参与者，在一段延迟后，他们将收到一个字母和一个数字提示，该数字表示字母在序列中的位置。</li>
	<li>指导参与者使用左箭头键或右箭头键分别判断所提示的字母与位置编号是否与试验序列匹配或不匹配。</li>
	<li>告知参与者，试验将在安全期和威胁期进行，在威胁期，他们有可能受到不可预测的轻微电击，电击部位为手腕。</li>
	<li>告知参与者，在整个实验过程中，无论处于安全条件还是威胁条件，他们都会听到声学惊吓探针刺激。</li>
	<li>根据图2中的示意图，为每位参与者清洁并安放电极。
	<ol>
		<li>在左手掌心放置两个一次性11 mm银-氯化银（Ag-AgCl）电极，间距约2 cm，用于监测皮肤电导。</li>
		<li>在左手腕内侧放置两个一次性11 mm Ag-AgCl电极，间距约3 cm，用于施加电刺激。</li>
		<li>在左臂内侧肘部上方放置一个一次性11 mm Ag-AgCl电极，在右锁骨下方放置另一个一次性电极，用于监测心率。</li>
		<li>在左侧眼轮匝肌下方两侧各贴一个4 mm Ag-AgCl杯状电极，用于测量惊吓反应。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>使用医用胶带固定所有电极。</li>
	<li>将导联连接至手掌上的电极，并插入生理心理学监测设备的皮肤电活动（EDA）通道。</li>
	<li>将导联连接至手腕上的电极，并接入电击装置。</li>
	<li>将导联连接至手臂和锁骨处的电极，并插入生理心理学监测设备的心电图（ECG）通道。</li>
	<li>将连接于眼轮匝肌的杯状电极插入生理心理学监测设备的肌电图（EMG）通道。</li>
	<li>电击校准。
	<ol>
		<li>在实验开始前，让参与者对一系列持续100毫秒的样本电刺激进行评分，以确定一个令人不适但不疼痛的刺激强度水平。
		<ol>
			<li>使用实验软件包（参见补充代码文件和材料表）向手腕施加一系列（约5-10次）100毫秒的电击刺激。</li>
			<li>每次刺激后，让参与者口头对刺激的不适程度进行1（完全不不适）到10（不适但不疼痛）的评分。</li>
			<li>根据电击装置上的毫安（mA）刻度，逐步增加电击强度，并持续进行刺激，直到参与者将刺激评分为&#34;10&#34;。</li>
			<li>将该强度值记录在参与者信息记录表中。 
			注：在研究过程中，使用所确定的强度进行电击。</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>启动实验时，根据实验软件的提示，在运行框中输入参与者编号、平衡条件和运行次数。 
	注：设置两种平衡条件。第一种平衡条件以威胁阶段开始实验，第二种平衡条件以安全阶段开始实验。参见第2节。</li>
	<li>点击生理心理学监测记录系统中的&#34;开始&#34;按钮。</li>
	<li>在实验软件的提示框中按下&#34;回车&#34;键以启动实验。</li>
	<li>让参与者完成4轮实验。在每轮实验中，若字母与位置编号与试验序列匹配或不匹配，参与者应分别按下左箭头键或右箭头键（参见步骤3.7和3.8）。 
	注：每轮实验程序设定持续6至7分钟。每轮中电击以伪随机方式呈现0至2次。参见第2节。</li>
	<li>每轮结束后，让参与者口头报告其在刚完成的实验轮次中安全阶段和威胁阶段的焦虑水平，评分范围为0（完全不焦虑）至10（极度焦虑）。</li>
	<li>让参与者使用与初始校准程序（第3.17节）相同的0-10分量表，口头评价上一轮实验中所接受电击的强度。</li>
</ol>
4. 分析性能
注意：请使用以下说明分析单个参与者的性能数据。
<ol>
	<li>打开由实验软件生成的输出文件。
	<ol>
		<li>为了计算不同条件下正确反应的平均值，首先将数据分为安全条件与威胁条件、低负荷条件与高负荷条件，从而得到四种独立的反应数据条件。</li>
		<li>统计每种条件下的正确试验次数，并将该数值除以每种条件下的总试验次数。</li>
		<li>为了计算不同条件下反应时的平均值，按照步骤4.1.1的方法对数据进行分类。</li>
		<li>将每种条件下的所有反应时相加，再除以该条件下的试验次数。 
		注意：根据实验软件输出结果中标注的情况，排除包含电击呈现的试验。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>在组水平上，对被试进行2（安全 vs. 威胁）× 2（低负荷 vs. 高负荷）的方差分析（ANOVA），以识别行为表现和反应时的差异29。</li>
</ol>
5. 分析惊吓反应
<ol>
	<li>使用生理心理学分析软件准备用于分析的原始肌电图（EMG）数据30。参见图4A。
	<ol>
		<li>在生理心理学分析软件中选择 &#34;Transform&#34; >> Digital Filters >> FIR >> Bandpass，以应用数字带通滤波器（通带为30–300 Hz），对原始EMG通道进行平滑处理（参见图4B）。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>在生理心理学分析软件中选择 Analysis >> Electromyography >> Derive Average Rectified EMG，使用20 ms的时间窗均值对平滑后的EMG信号进行整流（参见图4C）。</li>
	<li>在生理心理学分析软件中选择 Analysis >> Stim-Response >> Digital Input to Stim Events，标记与每种试验类型对应的数字输入刺激事件。 
	注：例如，试验类型包括安全 vs. 威胁、低负荷 vs. 高负荷，以及维持期 vs. ITI期。</li>
	<li>提取每个刺激事件周围的眨眼幅度30。
	<ol>
		<li>在生理心理学分析软件中选择 Analysis >> Stim-Response >> Stim-Response Analysis，并指定通道均值（即对应于处理后EMG的通道编号），以提取白噪声 onset 前-50至0 ms固定时间窗内的平均基线活动。</li>
		<li>在生理心理学分析软件中选择 Analysis >> Stim-Response >> Stim-Response Analysis，并指定通道最大值（即对应于处理后EMG的通道编号），以识别白噪声 onset 后20至100 ms固定时间窗内的眨眼起始和峰值。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>排除EMG通道中存在过度噪声的试验30。 
	注：声学惊跳反应必须能够可靠地区别于过度的背景EMG活动或其他污染源（例如，在听觉探针刺激前立即发生的运动伪迹、自主或自发性眨眼；参见图4D）。</li>
	<li>使用标准电子表格软件对逐次试验的眨眼反应进行分析。
	<ol>
		<li>将眨眼幅度标准化为z分数（可选）。</li>
		<li>将z分数转换为t分数以进行进一步分析（t = 10x + 50；可选）。</li>
		<li>对每种试验类型的t分数和/或原始分数在试验间取平均，并计算每种条件下的惊跳反射增强效应（APS，威胁 vs. 安全）（例如，低负荷 vs. 高负荷，维持期 vs. ITI期）。</li>
		<li>在组水平上，对被试进行2（安全 vs. 威胁）× 2（维持期 vs. ITI）的方差分析（ANOVA），以识别工作记忆维持对APS的影响。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
6. 分析自评数据
<ol>
	<li>对安全和威胁条件下的焦虑评分在各次运行中进行平均。</li>
	<li>在组水平上，进行威胁条件与安全条件的t检验，以确定威胁操纵的有效性。</li>
</ol>

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<li>Robinson, O. J., Krimsky, M., Grillon, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+impact+of+induced+anxiety+on+response+inhibition%5BTitle%5D)+AND+%22Front.+Hum.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">The impact of induced anxiety on response inhibition.</a> Front. Hum. Neurosci. 7, 69(2013).</li>
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</ol>

作者声明无利益冲突。

本文演示了如何在电击威胁条件下实施斯特恩伯格工作记忆任务。通过该方案，能够证明工作记忆的维持足以降低焦虑水平，这一结论通过声惊反射增强程度的测量得以验证3。这些结果表明，认知与焦虑之间的关系是双向的3-5，并且焦虑模型（例如，注意控制理论）1不仅需要解释焦虑对认知的影响，还必须阐明认知对焦虑的作用。尽管当前方案描述了斯特恩伯格工作记忆任务与电击威胁范式的结合，但它也可作为更广泛研究认知与焦虑之间关系的框架21。
通过重新设计现有的认知任务，使其在安全与威胁交替的条件下进行，可以研究焦虑对特定认知过程（如工作记忆（WM）和持续注意）的影响2,31,32。例如，在以往的研究中，N-back工作记忆任务与电击威胁范式相结合，结果表明焦虑在低负荷条件下干扰工作记忆，但在高负荷条件下则无此影响4,5。这些结果提示，焦虑虽会干扰工作记忆，但健康个体在任务需求较高时仍能克服焦虑的影响。持续注意反应任务（Sustained Attention to Response Task, SART）也被整合到电击威胁范式中；受试者需对罕见的目标刺激抑制反应。该实验显示，任务期间电击威胁可提高NoGo试次中的反应准确性31,32。结合N-back相关研究，这些结果表明焦虑既可能损害也可能促进任务表现，其影响方向取决于任务所涉及的具体认知过程。
同样，通过向已适应电击威胁范式的现有认知任务中添加精确计时的惊吓探针，可以研究特定认知任务对焦虑的影响。工作记忆负荷与焦虑之间的关系最初是在N-back工作记忆任务中观察到的，增加需要维持的项目数量会降低焦虑的惊吓反射4,5。然而，由于该任务同时需要信息的维持和操作，难以确定哪些工作记忆成分对于观察到的焦虑降低是必需的23,33。通过后续采用更简单的Sternberg工作记忆范式，研究发现中央执行加工并非焦虑降低所必需3。
该技术可用于研究焦虑对认知的影响，以及认知对焦虑的影响。因此，在此范式中，对焦虑和认知负荷进行操控，并对二者进行可靠的测量至关重要。当将该方法应用于新的认知范式时，需确保该认知范式根据表现具有可区分的难度水平。如果预实验未显示出不同实验条件下表现的差异，应检查是否存在天花板效应或地板效应，并相应调整任务难度。同样，设计电击威胁操控时，应确保在低认知负荷条件下能够观察到惊跳反射增强（APS）。如果预实验未显示出低认知负荷条件下惊跳反射的差异，可尝试检查肌电（EMG）通道的信噪比。
确保本方案有效性的关键步骤有三个。首先，必须确保受试者理解正在实施的认知任务。如有必要，可设计任务的练习版本，以确保受试者充分理解指导说明。其次，必须确保所使用的电刺激强度足以诱发受试者的焦虑状态。如有必要，每次运行后应重新校准电刺激的强度。第三，必须确保肌电图（EMG）通道的信噪比足够高，以准确记录声惊跳反应。如果通道噪声过大或阻抗过高，应彻底清洁眼部下方皮肤，并重新安放EMG电极。
尽管该范式具有诸多优势，但也存在一些需要关注的局限性。例如，使用令人厌恶的电击可能引起某些机构审查委员会（IRBs）的担忧，尤其是在涉及脆弱人群时。需要注意的是，除电击外，还有其他可诱导焦虑的方法。这些方法包括吸入较高浓度的CO₂2 （7.5％）持续较长时间（8-20 分钟）34，使用厌恶性热刺激的威胁35，呈现负性情绪图片36, 等。 然而，需要注意的是，电刺激在正确使用的情况下是安全的、应用广泛且有效的。尽管本方案推荐采用标准化方法来分析增强型惊吓反应，但在某些情况下，原始得分可能更为可靠。9,10若使用标准化分数，建议同时考察原始分数。
本方案的优势在于，它允许研究者在单次实验中灵活地操纵被试的个体状态焦虑，并检验焦虑与特定认知过程之间的关系。该方案具有三个潜在的未来应用方向。首先，重要的是要理解认知与情绪系统在神经活动层面的相互作用。未来的研究应结合此范式，在记录BOLD信号的同时，考察焦虑与工作记忆维持相关神经活动之间的关系。其次，需要将这些发现推广到其他认知过程，例如持续性注意和奖赏加工。未来使用该方案的研究应在威胁与安全条件下操纵这些认知过程。第三，重要的是要在健康个体以及患者群体中理解认知与焦虑之间的关系。未来采用该方案的研究应纳入这些特殊人群的个体。
综上所述，本研究提出了一种用于探讨工作记忆负荷与诱发焦虑之间关系的实验方案。采用该范式的研究表明，工作记忆的维持足以降低焦虑水平，而焦虑本身并不干扰工作记忆负荷。尽管本文所述发现仅针对 Sternberg 工作记忆范式，但该方案可加以调整，用于普遍研究认知与焦虑之间的双向关系。

根据注意控制理论（Attention Control Theory, ACT），焦虑会通过竞争有限的工作记忆（Working Memory, WM）资源来干扰认知加工过程1。然而，ACT 并未涉及这种关系的反向作用（即&#160;认知加工对焦虑的影响）。通过在认知任务中使用电击威胁范式来操控焦虑水平，可以同时评估焦虑对认知的影响以及认知对焦虑的反向影响2,3,4,5。本实验方案的目的是演示如何在电击威胁范式下实施 Sternberg 工作记忆范式，以探究焦虑与工作记忆保持之间的双向关系。
电击威胁范式在实验室中被广泛用于操控状态焦虑6,7,8,9,10,11，并可应用于健康受试者2,3,4,5和患者12,13,14,15（参见Bradford et al.16 的示例）。该范式由交替出现的威胁期和安全期组成17。在威胁期，受试者有接受不可预测电刺激的风险，而在安全期则无此风险。可通过听觉惊跳反射定期检测受试者的焦虑水平18,19。通常情况下，受试者在威胁期的惊跳反应大于安全期，这种焦虑增强的惊跳反应（Anxiety-Potentiated Startle, APS）可作为测试过程中持续焦虑变化的外周指标17,18。电击威胁范式中的惊跳增强反应已被美国国家精神卫生研究院（National Institute of Mental Health, NIMH）在其研究领域标准（Research Domain Criteria）矩阵中认定为焦虑的生理指标20。然而，也可以使用自评式李克特量表来评估个体的焦虑水平。由于电击威胁是一种被动范式，因此可同时进行其他认知任务21。将电击威胁与Sternberg工作记忆任务结合，可以探测工作记忆维持期间的焦虑状态3。
在 Sternberg 工作记忆范式中，受试者需要在工作记忆中编码一系列字母，并在短暂间隔后做出反应3,22。与更复杂的工作记忆任务（例如，N-back 任务）4,5,23不同，Sternberg 任务不需要对工作记忆中的信息进行操作3,22。此外，受试者在不同的时间间隔内分别进行项目的编码、保持和反应。这些特点共同使得将工作记忆的保持过程与其他更复杂的认知过程区分开来成为可能24。通过在工作记忆保持阶段探测焦虑相关症状（APS），可以确定工作记忆保持对焦虑的影响。同样，通过比较威胁条件与安全条件下工作记忆的准确率和反应时间（RT），可以确定焦虑对工作记忆保持的影响。本方案将详细说明在电击威胁下实施 Sternberg 工作记忆范式所需的实验操作步骤，以及评估任务过程中 APS、准确率和反应时间所需的分析步骤。

<table><tbody><tr><td>&lt;强&gt;Biopac 系统&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>系统</td><td>Biopac Systems Inc.</td><td>MP150</td><td>1，心理生理学监测硬件</td></tr><tr><td>TTL 集成</td><td>Biopac Systems Inc.</td><td>STP100C</td><td>1</td></tr><tr><td>EDA</td><td>Biopac Systems Inc.</td><td>EDA100C</td><td>1</td></tr><tr><td>心电图</td><td>Biopac Systems Inc.</td><td>ECG100C</td><td>1</td></tr><tr><td>肌电图</td><td>Biopac Systems Inc.</td><td>EMG100C</td><td>1</td></tr><tr><td>&lt;强&gt;名称&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;强&gt;公司&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;强&gt;货号&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;强&gt;评论&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>&lt;强&gt;其他设备&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>重点提示框</td><td>参见替代方案</td><td>自定义</td><td>1</td></tr><tr><td>草信号发生器</td><td>Grass Instruments</td><td>SD9</td><td>1</td></tr><tr><td>电击装置</td><td>Digitimer North America, LLC</td><td>DS7A</td><td>1</td></tr><tr><td>&lt;强&gt;名称&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;强&gt;公司&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;强&gt;货号&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;强&gt;评论&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>&lt;强&gt;替代方法&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>替代分栏框</td><td>Cortech Solutions</td><td>SD-MS-TCPBNC</td><td>1</td></tr><tr><td>替代性草类信号发生器</td><td>Digitimer North America, LLC</td><td>DG2A</td><td>1</td></tr><tr><td>&lt;强&gt;名称&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;强&gt;公司&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;强&gt;货号&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;强&gt;评论&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>&lt;强&gt;音频设备&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>耳机</td><td>森海塞尔电子有限公司 &amp;和 CO</td><td>HD-280</td><td>1</td></tr><tr><td>耳机放大器</td><td>应用研究与技术</td><td>AMP4</td><td>1</td></tr><tr><td>声压级计</td><td>Hisgadget 公司</td><td>MS10</td><td>1</td></tr><tr><td>&lt;强&gt;名称&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;强&gt;公司&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;强&gt;货号&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;强&gt;评论&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>&lt;强&gt;Biopac 的电极和导联线&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>肌电图</td><td>Biopac Systems Inc.</td><td>EL254S</td><td>2</td></tr><tr><td>肌电图贴片</td><td>Biopac Systems Inc.</td><td>ADD204</td><td>2</td></tr><tr><td>用于肌电图的凝胶</td><td>Biopac Systems Inc.</td><td>GEL100</td><td>1</td></tr><tr><td>心电图</td><td>Biopac Systems Inc.</td><td>LEAD110</td><td>2</td></tr><tr><td>休克</td><td>Biopac Systems Inc.</td><td>LEAD110</td><td>2</td></tr><tr><td>心电图</td><td>Biopac Systems Inc.</td><td>LEAD110S-W</td><td>1</td></tr><tr><td>心电图</td><td>Biopac Systems Inc.</td><td>LEAD110S-R</td><td>1</td></tr><tr><td>一次性电极</td><td>Biopac Systems Inc.</td><td>EL508</td><td>6</td></tr><tr><td>&lt;强&gt;名称&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;强&gt;公司&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;强&gt;货号&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;强&gt;评论&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>&lt;强&gt;软件&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>展示</td><td>神经行为系统</td><td>版本 18</td><td>此处称为实验性软件</td></tr><tr><td>承认</td><td>Biopac Systems Inc.</td><td>版本 4.2</td><td>此处称为心理生理学分析软件</td></tr></tbody></table>

利用工作记忆维持减轻状态焦虑

Reducing State Anxiety Using Working Memory Maintenance

本实验方案的目的是通过结合斯特恩伯格工作记忆（WM）范式与电击威胁范式，阐明工作记忆过程与焦虑之间的关系。在斯特恩伯格工作记忆范式中，受试者需要在短时间内将一系列字母保持在工作记忆中，并通过判断某个特定字母在序列中的位置是否与数字提示相符来进行反应。在电击威胁范式中，受试者会经历交替的实验区组，其中一个区组存在接受不可预测的轻微电击的风险（威胁状态），另一个区组则不会受到电击（安全状态）。在整个实验过程中，通过声学惊吓反射来探测焦虑水平，而该反射在威胁状态下会增强（即焦虑增强型惊吓反应，APS）。通过在电击威胁条件下实施斯特恩伯格工作记忆任务，并在工作记忆维持阶段或试次间间隔期间检测惊吓反应，即可评估工作记忆维持对焦虑增强型惊吓反应的影响。

本方案产生三种主要数据类型：准确率、反应时（RT）和平均瞳孔大小（APS）。对于准确率和反应时，本方案包含两种实验操控：威胁和负荷。在准确率方面，典型结果显示出负荷的主效应，但无威胁的主效应，且无负荷与威胁的交互作用（F(1,18) = 84.34；p ＜0.01；见图5）。受试者在低负荷试验中的准确率通常高于高负荷试验。在反应时方面，典型结果显示出负荷（F(1,18) = 19.49；p ＜0.01）和威胁（F(1,18) = 8.03；p = 0.01）的主效应，但无负荷与威胁的交互作用（见图6）。受试者在低负荷试验中的反应时通常快于高负荷试验，在威胁区段中的反应时也快于安全区段。
该方案还包含针对APS的两种实验操控：负荷与惊吓时机。典型结果显示出负荷与时机之间的交互作用（F(1,18) = 16.63；p < 0.001），表明在无负荷条件下，惊吓时机对APS的影响更为显著。 &#60;0.01；参见 图7). 通常情况下，受试者在低负荷试验中的惊跳前脉冲抑制（APS）显著大于高负荷试验，但仅当惊跳探针在维持间隔期（MNT）呈现时才如此（维持期：t(18) = 3.92；p < 0.001）；而在编码期（ENC）或提示期（CUE）呈现时则无显著差异（编码期：t(18) = 0.71；p = 0.49；提示期：t(18) = 0.57；p = 0.58）。 &#60;0.01；ITI：p &#62;0.05；d = 0.72）。需要注意的是，由于推论统计结果在不同研究之间可能存在差异，因此重复验证这些效应非常重要。本实验之后，在言语N-back任务（3-back）中发现，随着任务难度增加，APS呈一致性的下降。 &#62; 0-背向 d(25) = 2.24，Sternberg WM 范式（见上文，d(18) = 0.72；用于重复验证，见 Balderston 的实验 1） 等 20163高负荷 &#62; 低负荷，d(18) = 0.44），以及一项复杂的图片识别任务（提取） &#62; 编码，d(21) = 0.472然而，应注意的是，最终结果可能在一定程度上受到习惯化的影响。
尽管很难确定受试者在每个试验中的主观情绪状态，但可以通过自我报告数据来评估焦虑操纵的有效性，并作为个体差异的测量指标。因此，使用标准化问卷在实验前评估受试者的情绪状态，并在实验过程中探测其焦虑水平至关重要。典型结果表明，在威胁阶段的焦虑评分显著高于安全阶段；t(18) = 8.85；p &lt;0.001。
<img alt="图 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55727/55727fig1.jpg" /> 
图 1：典型设备设置示意图。（A）使用独立的计算机分别执行实验任务并记录被试的生理信号。通过实验计算机的并行端口，将事件与生理监测硬件及电击装置同步。通过以太网电缆将生理监测硬件采集的生理信号传输至数据采集计算机。电击装置由信号发生器控制，并由任务计算机触发，用于向被试施加电击刺激。白噪声通过任务计算机的声卡传递给被试，并通过生理监测硬件记录其痕迹。（B）信号发生器所需的设置参数。（C）电击装置所需的设置参数。<a href="http://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55727/55727fig1large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
<img alt="图2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55727/55727fig2.jpg" /> 
图2：典型受试者设置示意图。 将电极连接至受试者非优势手腕以传递电刺激。将电极连接至受试者非优势手掌以测量皮肤电导。将电极连接至右眼下方，位于眼轮匝肌上方，用于测量肌电图。将电极连接至受试者左上臂和右锁骨处，用于测量心电图。<a href="http://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55727/55727fig2large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
<img alt="图3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55727/55727fig3.jpg" /> 
图3：典型实验设计示意图。 向受试者呈现一系列字母，随后是一段短暂的保持期，接着是反应提示。在反应提示阶段，向受试者呈现一个字母（来自前述序列）和一个数字，要求受试者判断该数字是否与之前序列中目标字母的位置相符。在每次试验期间，于保持期或试验间期（ITI）给予惊吓探针刺激。<a href="http://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55727/55727fig3large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
<img alt="图4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55727/55727fig4.jpg" /> 
图4：白噪声探针刺激后肌电图信号示例。 （A）原始肌电图信号。（B）经30至500 Hz带通滤波后的肌电图信号。（C）经滤波并使用20 ms时间常数整流后的肌电图信号。（D）受基线噪声污染的一次试验中的原始肌电图信号。<a href="http://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55727/55727fig4large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
<img alt="图5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55727/55727fig5.jpg" /> 
图5：典型的反应时间（RT）结果。 受试者在低负荷试验中的反应通常比在高负荷试验中更快。此外，在遭受电击威胁的情况下，受试者的反应通常也更快。柱状图表示均值 ± 标准误（SEM）。<a href="http://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55727/55727fig5large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
<img alt="图6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55727/55727fig6.jpg" /> 
图6：典型的焦虑增强惊跳（APS）结果。 在维持期（MNT）探测惊跳反应时，受试者在低负荷试次中的惊跳增强通常大于高负荷试次。然而，当在试次间间隔（ITI）探测惊跳反应时，该效应并不存在。柱状图表示均值 ± 标准误（SEM）。<a href="http://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55727/55727fig6large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
<img alt="图7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55727/55727fig7.jpg" /> 
图7：典型的准确性（正确率，%）结果。 受试者在低负荷试验中的准确性通常高于高负荷试验；然而，其表现通常不随电击威胁的变化而变化。柱状图表示均值 ± 标准误（SEM）。<a href="http://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55727/55727fig7large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
补充代码文件：用于呈现白噪声的 Wav 文件（40ms_wn.wav）。<a href="http://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55727/40ms_wn.wav">请点击此处下载该文件。</a> 用于设置实验软件硬件参数的必要代码（Sternberg_threat_v5.exp）。<a href="http://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55727/sternberg_threat_v5_run.exp">请点击此处下载该文件。</a> 运行实验所需的代码（Sternberg_threat_v5.sce）。<a href="http://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55727/sternberg_threat_v5.sce">请点击此处下载该文件。</a>

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。

本实验方案旨在通过结合斯特恩伯格工作记忆任务与焦虑评估方法，阐述如何探究工作记忆过程与焦虑之间的关系。

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。

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本方案描述了用于研究创伤后应激障碍中默认网络的互补性神经影像学技术，包括静息态结构连接性、任务诱导失活以及结构连接性分析。联合使用这些协同方法可能有助于改进诊断以及对严重程度、预后和其他相关临床因素的评估。...

开发创伤后应激障碍默认模式网络的神经影像表型：整合静息态、工作记忆与结构连接

开发了一种新的认知范式，用于阐明在工作记忆任务中，被忽略的干扰物与需要注意的中断刺激所引起的干扰在行为和神经层面的相关机制。本文详细描述了该范式的多种变体，并回顾了在年轻和老年成人参与者中使用该范式所获得的数据。...

一种用于研究分心与中断对工作记忆干扰的认知范式

工作记忆对多种认知任务的表现具有显著的预测作用，包括说话、阅读和写作。然而，目前可用于评估儿童工作记忆的工具较为有限。本文介绍一种创新的基于计算机的测评工具，可全面评估学龄儿童工作记忆的不同组分。...

评估儿童工作记忆：儿童综合评估量表—工作记忆分量表（CABC-WM）

本文介绍了一种实验方案，旨在展示负面老化刻板印象如何在认知测试期间损害老年人的记忆表现，以及如何减轻这种有害影响。该方法有助于老年人在实验室研究和临床环境中进行测试时达到最佳表现水平。...

在老年人认知测试过程中凸显并减轻负面年龄刻板印象的影响

本实验结合了三种实验程序——提取练习学习干预、列表辨别任务和应激诱导技术——以考察不同学习策略和急性应激对多种情节记忆测量指标的影响。...

利用练习测试、公开演讲和来源监控探究学习策略与压力对情景记忆的影响

本文介绍了一种针对老年人群的认知训练干预措施，并评估了训练前的认知能力。我们展示了两种训练版本——实验性训练和主动对照训练——并比较了它们在一系列认知测试中的效果。...

针对老年参与者的短时记忆训练：对照组训练方案及初始智力功能评估

本文介绍了一种将正念冥想训练、情景记忆任务与脑电图（EEG）相结合的实验方案，旨在探讨正念冥想对情景记忆的行为学和神经机制影响。...

结合行为学与脑电图研究正念冥想对情景记忆的影响

大多数啮齿类动物的行为实验最初是为大鼠设计的。由于大鼠与小鼠之间存在行为差异，这些实验有时需要针对小鼠进行修改。本文介绍了一种用于检测小鼠空间工作记忆的方法，旨在尽量减少工作记忆任务过程中小鼠所承受的压力。...

一种用于小鼠的半自动化八臂放射迷宫中的趋近性空间工作记忆任务，可减少迷宫中恐惧记忆的关联

了解Sternberg工作记忆范式与威胁电击范式相结合的方法，用于研究工作记忆与焦虑之间的关系。该方法通过测量惊跳反应和皮肤电反应来评估焦虑对认知表现的影响。

利用工作记忆维持减轻状态焦虑

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