Menschliche Angstkonditionierung in Full Immersion 3-Dimensional Virtual Reality Geleitete

Dieses Video demonstriert die Verwendung der immersiven virtuellen Umgebung DIVE der Duke University, um lebensechte Daten zur konditionierten Angstreaktion beim Menschen zu gewinnen. Virtuelle Welten werden mit entsprechender Software erstellt, und Code wird generiert, um Reize präsentieren zu können. Die Versuchsperson wird mit Elektroden zur Ableitung der Hautleitfähigkeit und zur Stimulation am Handgelenk ausgestattet sowie zur Durchführung von Tastendrücken innerhalb der virtuellen Realitätsszenerie.

Die Hautleitfähigkeitsreaktion und Daten zu Tastendrücken werden anschließend erfasst, während dynamische Reize im DIVE präsentiert werden. Die physiologischen Daten und Erwartungsmaße werden analysiert, um die Angstakquisition, die Angstextinktion sowie die Angstspeicherung gegenüber konditionierten Reizen oder Kontexten zu demonstrieren. Hallo, ich bin Kevin Lebar. Ich bin Professor am Zentrum für Kognitive Neurowissenschaften an der Duke University.

Ich bin Rachel Brady, Leiterin der Duke Immersive Virtual Environment. Hallo, ich heiße Nicole Huff. Ich bin wissenschaftliche Mitarbeiterin im Labor von Dr. Lamar.

Hallo, mein Name ist David Zelensky von der Visualisierungs-Technologiegruppe. Heute zeigen wir Ihnen ein Verfahren zur Durchführung von menschlichen Angstkonditionierungsexperimenten unter Verwendung einer vollständig immersiven dreidimensionalen Virtual-Reality-Umgebung. Wir verwenden dieses Verfahren, um den Einfluss des Kontextes auf die Angstakquisition und die Erhaltung von Erinnerungen zu untersuchen.

Beginnen wir also. Um den Einfluss des Kontextes auf die Angstentstehung und -speicherung zu untersuchen, werden menschliche Probanden in einer vollständig immersiven virtuellen Umgebung, bekannt als Duke's Immersive Virtual Environment, dynamischen konditionierten Reizen ausgesetzt. Das DIVE-System besteht aus einem Raum von drei Metern Länge, drei Metern Breite und drei Metern Höhe, in dem alle vier Wände, die Decke und der Boden stereoskopische Computerbilder durch Rear-Projection anzeigen.

Jede Wand verfügt über einen eigenen DLP-Projektor, der wiederum von einem dedizierten Computer gesteuert wird. Eine der Wände gleitet zur Seite, um den Zugang zum und aus dem DIVE zu ermöglichen; ein Trackingsystem liefert 3D-Positions- und Orientierungsinformationen für Kopf und Hände des Teilnehmers. Die aktive Stereosicht wird durch von den Teilnehmern getragene Flüssigkristall-Blendschalterbrillen bereitgestellt.

Die sechs wandmontierten Computer werden von einem Hauptrechner gesteuert, der mit dem Trackingsystem kommuniziert, das Soundsystem steuert und ein elektrisches Schocksystem steuert, das für die konditionierte Bestrafung verwendet wird. Die sieben Computer sind über die Genlock-Funktion ihrer NVIDIA-Grafikkarten an den Bildrahmengrenzen synchronisiert. Die Navigation durch die virtuelle Umgebung ist auf einen festen Pfad beschränkt, der in allen virtuellen Welten identisch ist. Bewegung.

Dieser Pfad wird über das virtuelle Software-System gesteuert. VIRs kommuniziert mit dem Trackingsystem über das Virtual-Reality-Peripherie-Netzwerk und eine Open-Source-Bibliothek. VRPM erfasst die Position und Ausrichtung des Kopfes und der Hände des Teilnehmers sowie Informationen zu Tastendrücken.

OLS verwendet die Kopfverfolgungsinformationen, um die 3D-Szene aus der korrekten Perspektive für den Teilnehmer darzustellen. Nun sehen wir uns an, wie man einen Teilnehmer für ein faires Konditionierungsexperiment innerhalb des DIVE-Systems vorbereitet. Während fairer Konditionierungsexperimente begegnen den Teilnehmern im DIVE dynamische Konditionierungsreize, bestehend aus Schlangen und Spinnen, kombiniert mit elektrischer Handgelenkstimulation. Bevor die Konditionierungsprozedur beginnt, weisen Sie zunächst jedem Teilnehmer zufällig eine bestimmte Bedingung zu, und zwar den CS-plus-Reiz, der für alle Teilnehmer entweder aus Schlangenbildern oder aus Spinnenbildern besteht.

Der unkonditionierte Reiz, der mit dem CS-plus-Reiz gepaart wird, besteht bei jedem Teilnehmer aus einer elektrischen Stimulation des Handgelenks. Der Reiz, der nicht als CS plus ausgewählt wurde, dient als Kontrolle und wird als CS-minus-Reiz bezeichnet. Weisen Sie dem Teilnehmer nun zufällig einen bestimmten virtuellen Kontext zu, in dem er oder sie die Reize wahrnehmen wird.

Ein möglicher virtueller Realitätskontext besteht aus einer Innenraumumgebung, der andere Kontext aus einer Außenraumumgebung, um die elektrische Stimulation einzurichten, die mit dem CS-plus-Reiz gekoppelt wird. Tragen Sie eine geringe Menge leitfähiges Gel auf die Elektroden auf und befestigen Sie eine bipolare Oberflächenstimulationselektrode über dem Nervus medianus am dominanten Handgelenk des Teilnehmers. Sichern Sie die Elektrodenkabel mit einem Gummiband und schließen Sie sie an einen Grass Tele Factor SD9-Stimulator an. Um nun die geeignete Stimulationsspannung zu finden, beginnen Sie mit einer niedrigen Spannungseinstellung von 30 Volt und stimulieren Sie für 200 Millisekunden.

Bei 30 bis 50 Hertz wird die Spannung in Fünf-Volt-Schritten erhöht, bis die Versuchsperson angibt, dass ihre Toleranzgrenze erreicht ist, ohne Schmerz zu verursachen. Das Ziel besteht darin, eine Einstellung zu finden, die als äußerst störend, aber nicht schmerzhaft empfunden wird. Das abhängige Maß für Angst bei menschlichen Versuchspersonen während dieses Experiments ist die Hautleitfähigskeitsreaktion.

Die Teilnehmer sollten zunächst ihre Hände waschen und trocknen und mindestens 10 Minuten warten, um sich an die Temperatur des Gebäudes zu gewöhnen. Vor dem Anbringen der SCR-Elektroden sollten die Mittelglieder des ersten und zweiten Fingers der nicht-dominanten Hand mit einem neuen Peeling behandelt, trocken abgewischt und anschließend eine kleine Menge Cigna leitfähigen Gels in die Elektrode aufgetragen werden. Befestigen Sie nun zur Messung der SCR silberne Silberchlorid-Elektrodenscheiben an den Mittelgliedern des ersten und zweiten Fingers der nicht-dominanten Hand.

Die Ableitungen führen zu einem BioPack-Physiologieaufzeichnungssystem, das sich direkt außerhalb des DIVE im Kontrollraum befindet. Das Biosystem synchronisiert sich mit der Reizpräsentation, dem Computer, auf dem die T'S-Software läuft, sowie mit dem elektrischen Stimulator und dem SCR-Elektrodenset, das am Sitz angebracht ist. Der Teilnehmer sitzt in der Mitte des DIVE und blickt nach vorne; auf dem dominanten Auge trägt er eine 3D-Brille mit Kopfverfolgung, in dessen Hand sich das Gerät befindet, das die Tastendruckantworten des Teilnehmers aufzeichnet, wenn dieser auf eine Schlange oder eine Spinne trifft.

Informieren Sie nun den Teilnehmer darüber, dass seine Aufgabe darin besteht, mit einem Tastendruck auf dem Zeigestab anzugeben, wie wahrscheinlich er einschätzt, bei Begegnung mit einer Schlange oder Spinne eine elektrische Stimulation zu erhalten. Die Tasten sind von links nach rechts angeordnet, wobei die linke Taste die geringste Wahrscheinlichkeit der Stimulation bedeutet. Erinnern Sie ihn daran, dass der Tastendruck das Auftreten der elektrischen Stimulation nicht beeinflusst. Sehen wir uns nun die fairen Konditionierungsexperimente an.

Das Konditionierungsexperiment mit gereizter Angst wird über zwei Sitzungen durchgeführt, die 24 Stunden auseinanderliegen. Die erste Sitzung umfasst eine anfängliche Habituationphase, der unmittelbar die Angstakquisitionsphase folgt. Die zweite Sitzung umfasst während der anfänglichen Habituationphase die Gedächtnisbildung, Retention, Testung und Extinktionstraining.

Stellen Sie dem Teilnehmer vier Durchgänge jedes CS-Typs vor, die im 3D-Vollimmersionsmodus auf einem neutralen Hintergrund dargestellt werden, jedoch ohne Verstärkung oder die virtuelle Umgebung, in der das Training oder der Test durchgeführt wird. In jedem Durchgang erscheint der Reiz vier Sekunden lang und gleichzeitig mit einem Rassel- oder Klopfgeräusch, das das Auftauchen einer Schlange oder Spinne signalisiert. Diese Phase dient der Gewöhnung an das experimentelle Umfeld in der DIVE und der Reduktion orientierender Reaktionen auf die konditionierten Reize. Unmittelbar nach der Habituation beginnen Sie mit der Angstakquisitionphase.

Präsentieren Sie 16 Durchmischungsversuche jedes CS-Typs, bei denen der CS minus allein präsentiert wird, und verstärken Sie etwa 24 Stunden später fünf der 16 CS-plus-Versuche mit elektrischer Stimulation. Beginnen Sie die zweite Sitzung. In dieser Phase präsentieren Sie dem Teilnehmer 16 Versuche des H-Cs-Typs ohne elektrische Stimulation in einem virtuellen Kontext, der je nach ursprünglicher Gruppenzuteilung des Teilnehmers entweder identisch mit oder unterschiedlich zum Angstlernkontext ist.

Die Aufgabe und die Anweisungen für den Teilnehmer sind dieselben wie in der zweiten Sitzung. Nun zeigen wir einige Ergebnisse aus Konditionierungsexperimenten zur Gerechtigkeit im DIVE-Äquivalent innerhalb der Sitzung. Eine faire Akquisition und Extinktion über die Gruppen hinweg wurde gefunden, was darauf hindeutet, dass zuverlässige und aussagekräftige Studien zur Angstkonditionierung innerhalb der Grenzen und Möglichkeiten einer vollständig immersiven Umgebung durchgeführt werden können. Darüber hinaus zeigte sich bei Teilnehmern, die über die Tage eins und zwei des Experiments im selben Kontext blieben, ein robuster kontextueller Angstgedächtnis im Vergleich zu denen, die einen Kontextwechsel erlebten.

Die Aufrechterhaltung der Angst ist im DIVE stärker ausgeprägt als in einem herkömmlichen, vergleichbaren Laborexperiment. Wir haben Ihnen soeben gezeigt, wie man menschliche Angstkonditionierungsexperimente unter Verwendung vollständig immersiver virtueller Realität durchführt. Diese Technologie eignet sich zur Untersuchung kontextueller Einflüsse auf die Angstspeicherung.

Und denken Sie daran, dass es bei der Durchführung dieser Experimente wichtig ist, die Fähigkeiten der virtuellen Realität einzuschränken, um interpretierbare Daten zu erzeugen. Beispielsweise sollten Sie steuern, wie stark sich ein Teilnehmer bewegt, sowie die Platzierung und Dauer der Reize. Das war's also.

Vielen Dank fürs Zuschauen und viel Erfolg bei Ihren Experimenten.