La investigación del cerebro de imagen del efecto de la memoria-Mejora de la emoción

Resumen

Se presenta un protocolo que utiliza la resonancia magnética funcional para investigar los correlatos neurales de la memoria para mejorar el efecto de la emoción. Este protocolo permite la identificación de la actividad del cerebro específicamente relacionadas con la memoria relacionada con el procesamiento, a diferencia de procesamiento perceptivo más general, y se puede utilizar con una población sana y clínicos.

Resumen

Eventos emocionales tienden a ser más recordado que los no-emocional ^1,2 eventos. Uno de los objetivos de los neurocientíficos cognitivos y afectivos es comprender los mecanismos neurales que subyacen a este efecto de mejora de la emoción sobre la memoria. Un método que ha demostrado ser particularmente influyentes en la investigación del efecto de la memoria para mejorar el de la emoción es el paradigma de la llamada memoria posterior (SMP). Este método fue utilizado originalmente para investigar los correlatos neurales de la memoria emocional, no ^3, y, más recientemente, nosotros y los demás también lo aplicó con éxito en los estudios de la memoria emocional (revisado en ^{4, 5-7).} Aquí se describe un protocolo que permite la investigación de los correlatos neurales de la memoria para mejorar el efecto de la emoción con la leche desnatada en polvo, en relación con eventos relacionados con resonancia magnética funcional por imágenes (fMRI). Una característica importante de la SMP es que permite la separación de la actividad cerebral específica asociada con la memoria de más actividad general asociada con la percepción. Por otra parte, en el contexto de la investigación del impacto de los estímulos emocionales, SMP permite la identificación de regiones del cerebro cuya actividad es susceptible a la modulación emocional de ambos generales / de percepción y procesamiento de la memoria específica. Este protocolo se puede utilizar en sujetos sanos ^08/15, así como en pacientes clínicos en los que hay alteraciones en los correlatos neurales de la percepción de las emociones y los prejuicios en el recuerdo de eventos emocionales, como los que sufren de depresión y de trastorno postraumático por estrés (PTSD ) ^{16, 17.}

Protocolo

1. Diseño experimental, las cuestiones metodológicas, y los estímulos

La leche desnatada en polvo consiste en dos tareas, una tarea de codificación y una tarea de recuperación, y el registro de la actividad del cerebro puede ocurrir durante la tarea de codificación o durante la codificación y tareas de recuperación (véase la Figura 1 para un diagrama que ilustra el diseño de la leche desnatada en polvo).

Figura 1. Esquema general del diseño de SMP. Las regiones del cerebro cuya actividad durante la codificación es mayor para posteriormente recordar que para los elementos posteriormente olvidado (R> F) se asocian con el éxito de codificación (ES). Del mismo modo, si esta diferencia en la memoria (Dm) ³ se mide con base en la comparación de la actividad cerebral registrada durante la recuperación (Hits> Misses) que identifica las regiones asociadas con la recuperación de éxito (RS).

Varios aspectos importantes deben ser considerados en los estudios que utilizan la leche desnatada en polvo con los estímulos emocionales:

1. Es importante para el control de las propiedades emocionales de los estímulos, tales como la valencia emocional y la excitación / intensidad, ya que tienen diferentes efectos sobre la percepción emocional y por lo tanto en la memoria emocional, ^{10, 26, 27.} De uso común los estímulos emocionales son las imágenes del sistema de imagen internacional afectivo (IAPS) ²³ y las palabras de las Normas afectivo de las palabras Inglés (NUEVO) ^24. Imágenes y palabras IAPS NUEVO se controlan dos grandes dimensiones afectivas (es decir, de valencia - el grado de agrado o desagrado, y el despertar - la intensidad emocional) que definen las propiedades de un estímulo emocional (ver ^25). Otra categoría de los estímulos utilizados en la investigación sobre las emociones son rostros humanos con expresiones emocionales, como nosotros los de las fotos de afecto facial ( http://www.paulekman.com ) y la NimStim ( http://www.macbrain.org/ ) establece.
2. Otros factores que también manipulaciones pueden afectar al rendimiento de la memoria, y por lo tanto contribuyen a la versatilidad de este protocolo son: a. variación en el tipo de tarea de codificación utilizada (es decir, incidental ^{11, 13, 19} o intencional ^{8, 20),} b. el enfoque con respecto a la codificación del contenido emocional de los estímulos (es decir, con aspectos emocionales ^{8, 11} o no emocionales, como el foco primario ^{13, 19),} y c. el tipo de tarea de recuperación de utilizar (es decir, recuperar ^{8, 11} o el reconocimiento de ^{12, 20).} Además, la duración del estímulo también influye en el rendimiento de memoria ^21, y por lo tanto debe ser considerado también, junto con los factores mencionados anteriormente.
3. Otras posibles variables de confusión, como la presencia humana y la complejidad visual de imágenes emocionales y neutras ¹¹ también deben ser controlados.
4. Es muy importante que el rendimiento de memoria para las condiciones de interés cae en rangos razonables que permitan justo comparaciones estadísticas de los datos de las imágenes del comportamiento y el cerebro. Por ejemplo, en nuestro recuerdo con claves, tareas, la proporción de ensayos recordado y olvidado fue alrededor del 50% ^{8, 11.} Sin embargo, debido a que en la elección de dos tareas de reconocimiento de este nivel de rendimiento estaría cerca de oportunidad, mayor nivel de rendimiento que se espera. En este caso, una comparación equitativa entre las condiciones recordado y olvidado se puede lograr mediante selección aleatoria de un número menor de ensayos recordado a igualar el número de ensayos olvidado. Además, un efecto de aumento de las emociones sobre la memoria también debe estar presente en los datos de comportamiento, que se refleja en una mayor proporción de los ensayos recordado por los elementos emocionales que los neutrales.
5. También se aconseja que la inducción del estado de ánimo que evitar que esto también puede afectar al rendimiento ^22. Esto se puede hacer por pseudo-aleatoria de los estímulos emocionales para asegurarse de que no más de 2-3 estímulos de la misma valencia son presentados consecutivamente ^11.

2. Preparar el tema para la exploración

Todas las materias ofrecen por escrito el consentimiento informado antes de ejecutar el protocolo experimental, que ha sido aprobado por un comité de ética.

Antes de entrar en la sala de exploración

1. Aproximadamente 45 minutos antes del examen de cada tema se completa cuestionarios para evaluar el estado emocional general y el nivel de ansiedad ^{28, 29.} Estas evaluaciones iniciales se utilizan en combinación con las evaluaciones post-sesión para la detección de cambios en el estado de ánimo / ansiedad como resultado de su participación en el estudio.
2. Después de la terminación de los cuestionarios, el sujeto es informado de los procedimientos de exploración y teniendo en cuenta las instrucciones específicas para la tarea de comportamiento. El tema también se realiza una sesión de entrenamientos cortos para familiarizarse con la tarea.

Entrando en el ScanniSala ng

3. Se pide al paciente a decúbito supino sobre la camilla del equipo, con una amortiguación adicional para la cabeza, y se le da protección para los oídos. Además, el lado no adhesivo de una longitud de la cinta se puede envolver suavemente por la frente del sujeto para ayudar a minimizar el movimiento.
4. Antes de la digitalización, la mano derecha del sujeto se coloca en una caja de respuesta y la caja de respuesta probada es. Antes de comenzar la recolección de datos, sino que también debe garantizarse que el sujeto puede ver la pantalla de proyección con claridad. Un botón de parada de emergencia se encuentra cerca de la mano libre del sujeto, de modo que s / él puede indicar la necesidad urgente de detener el escáner.
5. En nuestros estudios, los estímulos se presentaron utilizando CIGAL, un in-house presentación de los datos del programa de software ^30, pero otros programas también están disponibles, incluido E-prime, SuperLab, Presentación, y el Psychtoolbox MATLAB.
6. En base a nuestras investigaciones, se recomienda que la duración de las tareas de escaneado de estimulación emoción no debe tener más de 1 hora, y el tiempo de análisis global no debe exceder de 2 horas, también, si es posible, este último debe reducirse en ¹⁷ grupos clínicos.

3. Registro de datos y procesamiento de

Parámetros de la digitalización

En el estudio original de Dolcos y sus colegas ^11, los datos de RMN se obtuvieron en un 1,5 Tesla escáner GE. Completo el cerebro de cobertura fue adquirida a través de 34 contigua eco de gradiente imágenes echoplanar (EPIs) sensible a nivel de oxígeno en la sangre depende de (BOLD) Por el contrario, se define paralelamente al plano AC-PC en el plano axial (TR = 3000 ms, TE = 40 ms, FOV = 64 ² imagen matriz, FA = 90 °, grosor de corte = 3,75 mm). Los parámetros de análisis utilizado aquí ha sido muy adecuada para identificar las activaciones en el lóbulo-temporal (MTL) las estructuras, pero los demás parámetros de escaneado optimizado para una mayor resolución espacial también se puede utilizar ^33-35.

Escaneo a seguir después de

1. El tema se completa cuestionarios para evaluar el estado de ánimo del estado y los niveles de ansiedad y, si no se realiza antes de la sesión de análisis, las evaluaciones de rasgos de personalidad (neuroticismo, por ejemplo, excitabilidad emocional) también pueden ser recogidos.
2. Si la actividad de recuperación no se registra durante la sesión de exploración, la tarea de recuperación se puede realizar después de la sesión de exploración, o en un momento posterior. Si no se ha realizado en el escáner, una tarea de clasificación emocional puede ser utilizado para evaluar la respuesta emocional del sujeto a los estímulos. De esta manera, la separación de categorías emocionales y neutrales pueden hacerse con base en las calificaciones de los participantes, en lugar de basarse en las puntuaciones normativas. Sin embargo, esta tarea se debe realizar después de la tarea de recuperación.
3. Para maximizar el efecto de las emociones sobre la memoria, un retraso mínimo de unos 20 minutos tiene que ocurrir entre la codificación y la recuperación de ^{18 años.} Sin embargo, el retraso puede ser mucho más larga, de minutos a días, semanas y meses, ya que el impacto de la emoción de la memoria puede ser de larga duración y recuerdo emocional tiende a persistir horas extras en comparación con el recuerdo neutral ^{12, 13.}

La tarea de la memoria

El foco principal en el presente Protocolo es en los resultados de un estudio con una prueba de memoria con claves de recuerdo ^11, en ​​el que los participantes recibieron instrucciones verbales para cada imagen y que tenían que dar por escrito los detalles sobre las imágenes que podían recordar. Sin embargo, otras tareas de recuperación también puede ser utilizado. De especial relevancia es el llamado paradigma RK ^31, una tarea de memoria de reconocimiento en el que los participantes clasificar cada elemento recuperado en función de si recordamos los detalles específicos del contexto de codificación (Recuerde las respuestas), o simplemente tener la sensación de familiaridad que se encontraron los elementos ( Conozca las respuestas). Se utiliza con resonancia magnética funcional y con los estímulos emocionales, esta tarea permite la disociación no sólo de los correlatos neurales de recuerdo-vs familiaridad basada en la recuperación de ^32, sino también la identificación de los efectos diferenciales de la emoción de estos dos tipos de recuperación, y los correlatos neurales asociados ^12.

Análisis de datos fMRI

Statistical Parametric Mapping (SPM: ( http://www.fil.ion.uc.uk/spm/ ) en combinación con la in-house Matlab basado en herramientas fueron utilizadas para el análisis de los datos pre-procesamiento normalmente implica:. aseguramiento de la calidad, la imagen alineación, corrección de movimiento, co-registro, normalización, y suavizado (8 mm ³ Kernel), pero si los análisis de involucrar a las regiones anatómicas de interés definida (ROI), el aumento de la especificidad espacial se obtiene si los datos no se suavizan y normalizado (ver ^11). nivel individual y grupal, los análisis estadísticos involucran comparaciones de la actividad cerebral de codificación / recuperación de los posteriores memory rendimiento. El efecto modulador de la emoción en la memoria relacionada con la actividad se puede ver en las zonas que muestran mayor ES / Dm o actividad de RS emocional de los estímulos neutros (ver Figura 2). Las investigaciones dirigidas a la actividad MTL permitir la identificación de disociaciones funcionales, que están relacionados con el contenido emocional de los estímulos (la memoria emocional vs neutra, ^11), el tipo de memoria se está estudiando (punto vs memoria de origen, ^19), o el tipo de recuperación de tareas (recuerdo-vs familiaridad basada, ^{12, 36).} Investigación de las regiones del cerebro fuera de las áreas objetivo MTL especialmente en la corteza prefrontal (PFC), que son diferencialmente implicadas en la memoria emocional neutral vs ^{10, 20.}

Figura 2. Identificación de la memoria relacionados con la actividad cerebral de las emociones susceptibles de modulación Además de permitir la identificación de la actividad cerebral relacionada con la memoria que es sensible a la emoción de la modulación (EmoDm / RS> NeuDm / RS, es decir, mostrar emociones interacciones memoria x)., Este diseño también permite la identificación de regiones del cerebro cuya actividad refleja los efectos sobre el procesamiento de las emociones en general / perceptual [(R + Emoción Emoción F)> (Neutral Neutral R + F), es decir, mostrando los efectos de la emoción], así como los efectos globales de la memoria [( La emoción de I + neutro R)> (F + Emoción Neutral F), es decir, mostrando los efectos principales de la memoria].

4. Los resultados representativos:

El empleo de la leche desnatada en polvo en los estudios de la memoria emocional ha demostrado su eficacia en el esclarecimiento de los correlatos neurales de la memoria para mejorar el efecto de la emoción. Dando un fuerte apoyo para la hipótesis de modulación de ^{37, 38,} los estudios de codificación de la memoria han encontrado evidencia que apoya la idea de que la emoción aumenta la memoria a través de influencias moduladoras de la amígdala, una región del cerebro implicadas en procesamiento de las emociones, la actividad en la memoria relacionada con las regiones del cerebro, tales como el lóbulo-temporal (MTL 11, ver Figura 3) y la corteza prefrontal (PFC ^10). Además, los estudios de recuperación de la memoria proporcionan una prueba más de que la hipótesis de modulación se aplica también a la recuperación, y que las regiones son diferentes MTL diferencialmente involucrados en el recuerdo-vs conocimiento basado en la recuperación de los recuerdos emocionales ^12.

Figura 3. La evidencia de la hipótesis de modulación. Apoya la hipótesis de la modulación, el efecto de la memoria para mejorar el de la emoción se asoció con un aumento ES / actividad Dm (A) y las interacciones (B) entre la amígdala y el sistema de memoria MTL (ilustrado en la C & D) . Los gráficos de barras compara el cambio de la señal por ciento ES emocionales y neutrales / Dm, como extraído de la parte alta de activación y un promedio de entre hemisferios. Los diagramas de dispersión muestran la co-variación entre ES / Dm actividad en la amígdala y la corteza entorrinal de imágenes emocionales y neutras. ES / Dm = Codificación de éxito / Diferencia debida a la memoria. Desde Dolcos et al. ^11, con el permiso.

Discusión

Este protocolo experimental permite la investigación de los correlatos neurales de la memoria para mejorar el efecto de la emoción, específicamente por la separación de la actividad cerebral relacionada con la memoria que es susceptible a la modulación por la emoción de la actividad en regiones del cerebro sensibles a la emoción durante el proceso de modulación general / perceptual. Este diseño ha sido fundamental para avanzar en nuestra comprensión de los mecanismos neurales que subyacen a los efectos de las emociones ...