Name: El condicionamiento del miedo humanos realizados en inmersión completa en 3 dimensiones de Realidad Virtual (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2010-08-09T17:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 38 s
Description: Aprende el condicionamiento del miedo en humanos mediante realidad virtual inmersiva tridimensional. Este método permite estudiar la adquisición, extinción y retención de miedo en entornos controlados para investigar trastornos de ansiedad.

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Damos las gracias a Holton Thompson por su trabajo en la creación de Virtools en 3-D en mundos mayas y Eric Monson de los dibujos esquemáticos. La investigación fue patrocinada en parte por postdoctoral NIH F32 MH078471 de NCH, y NIDA RO1 DA027802 de KSL. El buceo fue financiado por la NSF BCS-0420632.

A. Los estímulos y de las tareas 1. Diseño en general. Se examinaron las influencias del contexto sobre la adquisición de miedo y de retención de la memoria en dos días. Este diseño está en paralelo con los estudios con roedores que dan cuenta de los procesos de consolidación neurobiológicos de la formación de memoria a largo plazo 3 y contingencias del mundo real en que el miedo es aprendido en una distancia temporal de la terapia de exposición y las experiencias re-. Dinámica estímulos condicionados (CS) (serpientes y arañas en movimiento) se encuentran en un entorno totalmente virtual inmersiva conocido como entorno virtual inmersivo de Duke (DIVE), y se emparejaron condicional con la presentación de la estimulación eléctrica de muñeca. El miedo a diferencia de procedimiento de acondicionamiento fue contratado con la respuesta conductancia de la piel (SCR) como una medida dependiente del miedo. Aquí se demuestra el miedo condicionado y retención de la memoria posterior que se ha probado durante dos días en la inmersión en 26 participantes sanos, hombres y mujeres, de edades 18-30 años de edad en la Universidad de Duke. Este protocolo fue aprobado y de acuerdo con las normas de la Universidad de Duke IRB. 2. Participante establecido de inmersión. El buceo es completamente cerrada, de seis lados, 3m x 3m x 3m, back-proyecta la realidad virtual (VR) medio ambiente. El buceo se encuentra en un cubo de 30 pies construido especialmente (Sala de Control (VisRoom), Figura 1) en el Centro de Ingeniería Interdisciplinaria, Medicina y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Duke. Condicionamiento del miedo en la inmersión se realizó como se describió anteriormente. Los participantes estaban sentados en el centro de la inmersión hacia delante con la cabeza en el seguimiento de los anteojos 3-D. Los participantes se toman en un fijo "paseo virtual por el entorno declarado durante cada fase de aprendizaje, donde las serpientes y las arañas virtuales se encuentran. Estas limitaciones posturales se hicieron para evitar los mareos, cuenta la variabilidad en la altura, el control de la cantidad de contexto y la exposición de estímulo entre los participantes, y para asegurar que la presentación visual es realista, actualizada según el movimiento de los participantes a través del escenario. 3. Discriminación procedimiento de acondicionamiento. Un procedimiento de discriminación se utilizó, en el que la presentación de un CS visual es parcialmente reforzada (40% tasa de refuerzo) por un estímulo co-terminación eléctrica, el estímulo no condicionado (EE.UU.) durante la fase de adquisición. Los participantes fueron asignados a una de dos condiciones: la adquisición de miedo a las serpientes o las arañas virtuales virtual. Los estímulos reforzado emparejados con los EE.UU. se les conoce como "CS +, mientras que el otro estímulo visual" CS-"está explícitamente no apareados como un control. + CS y CS-fueron asignados al azar y contrapeso entre los grupos. 4. Los estímulos condicionados. Los estímulos eran serpientes y arañas dinámica que aparecen de forma individual en el centro y el centro de la pantalla frontal de la inmersión con una duración de 4 segundos. Esta co-producido con un estímulo auditivo de señalización de la aparición de una serpiente o una araña para alertar a los participantes a la presencia de un nuevo estímulo en el medio ambiente (sonajero o golpeteo, respectivamente). El mundo virtual, junto con las arañas ad serpientes fueron creadas usando el software de animación Maya e importados en el software Virtools (VirTool SA, la Compañía del comportamiento, París, Francia) para ver en la inmersión. 5. Estímulo no condicionado. La estimulación eléctrica se ajustó antes del inicio del experimento en función del nivel de tolerancia de cada sujeto con el fin de facilitar las comparaciones de grupo y eliminar las influencias de confusión de la excitación general las diferencias de nivel entre los grupos 4, 5. El nivel de estimulación fue elegido por cada participante que su percepción de "muy molesto pero no doloroso mediante un procedimiento de escalera ascendente. Voltaje se estableció inicialmente en un nivel bajo de 30 V y un aumento en incrementos de 5 V hasta que los participantes indicaron que sus nivel de tolerancia había llegado sin provocar dolor de estimulación (200 mseg de duración entregado a 30-50 Hz), se administró de forma transcutánea sobre el nervio mediano de la muñeca de los participantes dominantes por una superficie bipolar de estimulación de los electrodos (21 mm distancia entre electrodos:. Grass-Telefactor modelo de elementos finitos 10S2, West Warwick, RI). Los cables de electrodos fueron asegurados por una correa de goma y se adjunta a una hierba-Telefactor SD-9 estimulador a través de cables coaxiales que estaban protegidos y con toma a través de un filtro de radiofrecuencia. Un gel de base salina (Sigma Gel: Laboratorios Parker, Fairfield, Nueva Jersey) fue utilizado como un conductor de electrolitos (ver Figura 2) Los participantes se les dijo que todos los pulsos que se entregará con la misma intensidad.. 6. Las fases de formación. El experimento descrito aquí se llevó a cabo en dos sesiones con un retraso de 24 horas. Durante los abetossesión de t, el período de acostumbramiento inicial consistió en cuatro ensayos de cada tipo CS visto en un fondo gris en 3-D de inmersión total, pero presenta sin refuerzo o el mundo virtual en el que la formación o durante la prueba. Esta fase permite la aclimatación al ambiente experimental en la inmersión y la reducción de orientar las respuestas a los estímulos condicionados. Inmediatamente después de la fase de habituación, la fase de adquisición temor consistía en 16 ensayos entremezclados de cada tipo CS, en la que el CS-se presenta solo y 5 de las pruebas de 16 + CS se refuerzan. Aproximadamente 24 horas más tarde, las pruebas de retención de la memoria y la formación de la extinción se produjo. Esta fase consistió en 16 ensayos de cada tipo de CS sin EE.UU., en un contexto virtual que sea el mismo o diferente del contexto de adquisición de miedo (contrapeso entre los participantes). Un contexto es un ambiente interior (interior de un apartamento amueblado de contexto, A) y el contexto de otro era un ambiente al aire libre (escena de la vecindad, el Contexto B). Los sujetos fueron asignados al azar a un grupo experimental, lo que determinó el orden de presentación en el contexto de los días 1 y 2. Que fueron asignados a la condición de ese mismo contexto (AA o BB) o una condición de Cambio de contexto (AB o BA). La longitud del camino y luego fueron agrupados por la coherencia entre los mundos virtuales, así como el número y la colocación de los objetos / estímulos en los diferentes ambientes. 7. Los parámetros experimentales. El intervalo entre ensayos fue de 14 ± 2 seg. La secuencia de la CSS fue pseudoaleatorio, sujeto a la restricción de que no más de 2 ensayos de la misma CS ocurren consecutivamente (para evitar inducciones de confusión del estado de ansiedad y la expectativa cognitiva). Reforzamiento parcial (40%) de los + CS se utiliza para retrasar la extinción rápida que normalmente se produce en los participantes humanos tras CS 100% de refuerzo + 6,7. Además, proporciona un refuerzo parcial de contingencia acondicionado más realista en la medida en que los acontecimientos aversivos no siempre se producen después de un estímulo temido. 8. Instrucciones de Trabajo. Antes de cada fase experimental, los participantes fueron informados sobre las características de diseño siguientes: que se encontrarían las serpientes y las arañas de animación en el entorno virtual, sino que se guiará a través del entorno en un paseo virtual a lo largo de una ruta fija, y pueden recibir la estimulación eléctrica en la muñeca en el nivel que se estableció antes del acondicionamiento en cualquier momento durante el estudio. Ellos fueron instruidos para enfrentar directamente hacia adelante y atender a las imágenes de serpientes y arañas se presentan en el centro de la pantalla frontal, y recordó que no tenía ningún control sobre su propio movimiento a través del mundo o la aparición de la estimulación eléctrica. También se les informó que podían terminar el estudio en cualquier momento sin penalización alguna para ellos. B. Medidas psicofisiológicas 1. Recopilación de datos. SCR se utilizó como medida dependiente de miedo, como se describió anteriormente 4, 6. SCR se registró a través de un sistema de monitoreo psicofisiológicos (Biopac Systems, Santa Barbara, CA). SCR fue supervisado de plata-plata discos cloruro de electrodos conectados por correas de velcro de las falanges medias de los días 1 y 2 dedos de la mano no dominante. Un gel de base salina (Sigma Gel) fue utilizado como un electrolito conductor. Los sujetos fueron instruidos para mantener su mano quieta para evitar artefactos de movimiento en el electrodo de registro SCR. Conduce alcanzado el sistema de grabación BIOPAC fisiológico que se encuentra a las afueras de la inmersión en la sala de control. El sistema BIOPAC sincroniza con el ordenador la presentación del estímulo con software Virtools. La Figura 1 ilustra un participante en la inmersión, inmerso en el contexto A. La técnica puesta a punto del equipo de control (Virtools y la generación de script), BIOPAC (SCR), y estimulador eléctrico se ilustra en la Figura 2. Conductancia de la piel se tomaron muestras a 200 Hz, se amplifica y se almacena para su análisis fuera de línea con AcqKnowledge software (Biopac Systems, Santa Barbara, CA). Virtools software controla la presentación del estímulo y dispara el generador de descargas a través de National Instruments DIO-24 tarjetas de adquisición de datos (Austin, TX). Las formas de onda registradas son de paso bajo filtrada utilizando una ventana de Blackman (frecuencia de corte = 31 Hz) y se alisa más de 3 puntos de datos sucesivos. Amplitudes respuesta de conductancia de la piel fueron el tiempo bloqueado al inicio de cada familiar CS y los EE.UU. a la línea de base pre-estímulo para obtener una medida dependiente del miedo condicionado y no condicionado, respectivamente, 4.6, 8. Para su inclusión en el análisis de datos, los criterios se establecieron los siguientes: latencia = 1 - 4 s, la duración = 0,5 a 5 s, y la amplitud mínima = 0,02 micro Siemens (mS). Respuestas que no cumplan con estos criterios se califican como cero. 2. Analyses de SCR. Debido a que los datos de SCR es típicamente sesgado hacia cero, los datos fueron la raíz cuadrada previo al análisis estadístico para lograr una distribución normal. Los datos de cada tipo CS (serpientes o arañas virtuales) se derrumbó en "temprana" y "tardío" bloques de prueba de cada fase, como el aprendizaje generalmente varía a través del tiempo dentro de cada fase de aprendizaje. Repetido los análisis Medidas de varianza (ANOVA) se utilizaron para calcular las diferencias de grupo en respuestas condicionadas conductancia de la piel en función de la fase de aprendizaje y el tipo de CS como dentro de las variables de los sujetos (adquisición tardía (CS +, CS), la extinción temprana o tardía (CS +, CS -) y la asignación de contexto (el mismo o Mayúsculas) como entre sujetos variable de datos se normalizaron dividiendo los valores de respuesta condicionada en cada ensayo por cada uno de los participantes máximo propia respuesta de EE.UU. a la estimulación de la muñeca (en cualquier juicio) para dar cuenta de las variaciones individuales. para responder y descartar los no respondedores (individuos que muestran SCRs poca o ninguna). Para la visualización de datos en la Figura 3 diferencial resultados SCR se calcula como un índice de aprendizaje restando las respuestas a los bloques de prueba CS-de los de CS + a través de. De acuerdo con esta medida, las puntuaciones de diferencia de cero no reflejan el aprendizaje, mientras que las puntuaciones diferencia por encima de cero reflejan el aprendizaje de una respuesta de miedo. Sin embargo, para determinar estadísticamente la retención de miedo contextual como se muestra en la Figura 3 de Student t-test se calcula sobre los valores de SCR para el + CS y CS-a la extinción temprana en el Día 2 como una función de la manipulación del contexto (mismo contexto vs Cambio de contexto como un análisis entre los grupos). Hardware C. Descripción del sistema El sistema de la Universidad de Duke BUCEO se basa en la proyección de realidad virtual "cueva" del diseño 9. El sistema de buceo es de 3 mx 3 mx 3 m en sala de todos los seis "paredes" (4 paredes, el techo y el piso) muestran imágenes estereográficas equipo de proyección trasera. Cada pared tiene un proyector DLP (Digital 2 Christie Mirage S K, que funciona a 1056x1056 @ 110 hz 10) que a su vez es controlado por una computadora hacen dedicado (Windows XP de doble núcleo a 2,0 GHz con las tarjetas NVIDIA Quadro G-3000FX gráficos). Una pared se desliza para permitir el acceso de entrada y salida de la inmersión. El 6 computadoras hacen son controlados por un ordenador central que se comunica con el sistema de seguimiento (Intersense SE-900 11), controla el sistema de sonido, y envía un pulso a través del puerto paralelo al sistema de descargas eléctricas. El sistema de rastreo para la localización en 3D e información de orientación para la cabeza del participante y posiciones de las manos. Visión estereográfica activo se proporciona a través de vasos de cristal líquido de obturación (CrystalEyes 3 12). Los siete equipos (6 computadoras y hacer equipo principal) están sincronizados en los límites de marco de imagen a través de la genlock (G-sync) la capacidad de las tarjetas gráficas NVIDIA. D. Descripción del Software El condicionamiento del miedo y los contextos de retención de las pruebas para este experimento consiste en dos mundos diferentes virtual a través de la cual los participantes se toman en una visita guiada. Los mundos virtuales se modelaron usando el paquete de modelado en 3D Maya 13. La navegación se limita a una ruta fija que es idéntica en todos los mundos virtuales. Movimiento a lo largo de este camino se controla mediante el sistema de software Virtools 14. Virtools es un motor de juego diseñado principalmente para un escritorio o una experiencia basada en la web. A través de la extensión VRPack de Virtools, los mundos virtuales se proyectan en la inmersión. Virtools se comunica con el sistema de seguimiento a través de la red periférica de Realidad Virtual (VRPN 15), una biblioteca de código abierto. VRPN registra la ubicación participantes cabeza y la mano y la orientación, así como información pulse el botón. Virtools utiliza la información de la cabeza para hacer el seguimiento de la escena 3D en la perspectiva correcta para el participante. <img src="/files/ftp_upload/1993/1993fig1.jpg" alt="Figura 1" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 1"> Figura 1. Esquemática de la sala de control (VisRoom) y el cubo de bucear con un participante humano ve una escena virtual. <img src="/files/ftp_upload/1993/1993fig2.jpg" alt="Figura 2" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 2"> Figura 2. Diagrama de un participante con electrodos de conductividad de la piel en la mano izquierda medición de las respuestas tónica y fásica a los estímulos. Electrodos estimuladores eléctricos son en la muñeca derecha. BIOPAC recopila datos fisiológicos a través de Acknowledge software en el ordenador portátil. Los códigos son enviados a través de OSC de la computadora de escritorio en software Virtools genera scripts de realidad virtual proyectada en la inmersión. <img src="/files/ftp_upload/1993/1993fig3.jpg" alt="Figura 3" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 3"> Figura 3. Comparativa de Adquisición El miedo y la extinción de inmersión y de laboratorio. La piel de la conductancia diferencial de respuesta (SCR) + / - SEM en los participantes acondicionado y vuelto a probar 24 horas más tarde en el TrabajoRealidad Virtual o exploratorios (buceo). Gráfico ilustra la adquisición de miedo equivalente y la extinción de los participantes en la inmersión y los estudios de laboratorio. Mismo contexto (n = 12) las pruebas el día 2 de los rendimientos de BUCEO retención de miedo memoria más sólida relación con el contexto desplazados (n = 14), medido por la resolución de CS +, en los participantes que nuestra inmersión, pero no en los participantes de nuestro laboratorio, * p = 0,05 .

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1. Resultados Equivalente en el período de sesiones de adquisición de miedo y la extinción de todos los grupos se encontró (Figura 3). Estos datos indican que los estudios miedo fiable e informativa acondicionado se pueden realizar dentro de las limitaciones y capacidades de un ambiente de inmersión total. Por otra parte, también demuestran la memoria robusta miedo contextual en el mismo contexto, la retención de los participantes el miedo en la inmersión (los participantes que se quedaron en el mismo contexto para los días 1 y 2, en relación con los que experimentaron un cambio de contexto). La retención del miedo es más fuerte en la inmersión a la observada en un laboratorio convencional emparejado paradigma 16 (ver Figura 3). Con la configuración de la RV inmersiva, también se puede examinar y manipular los ricos entornos contextuales para investigar los procesos declarativos de memoria en los seres humanos, a diferencia de en el laboratorio donde realista manipulaciones contexto multimodal son difíciles de lograr. Finalmente, los mundos VR puede ser portado fácilmente para su uso en combinación con la resonancia magnética funcional (fMRI), utilizando gafas estereoscópicas VR para llevar a cabo el análisis de activación cerebral durante la codificación o la recuperación de la adquisición de miedo, la extinción, y la recaída. Esta metodología puede ser utilizada para roedores puente y los hallazgos clínicos en el miedo y la ansiedad. 2. El control de exposición y contexto de estímulo en la realidad virtual. Un problema mayor con la explotación de VR para uso experimental es también su fuerza. En concreto, completamente inmersiva VR ofrece la complejidad, confunde, y la libertad del mundo real. Por ejemplo, en la vida real, las víctimas de trauma experimentan un estímulo aversivo en un contexto de una cantidad desconocida de tiempo. La exposición del contexto, características y otros estímulos sensoriales a las que asistieron también son desconocidos, o no confirmable. De la misma manera, si tuviéramos que permitirá a los participantes explorar libremente los entornos virtuales que no sería capaz de dar cuenta de contexto o el tiempo de exposición a estímulos o la duración. Por ejemplo, un participante puede caminar muy rápido, y perder 3 de cada 4 CS + presentaciones. Otro puede explorar sólo una habitación en el apartamento virtual. Del mismo modo, si la presentación del estímulo no se especifica en el centro de la pantalla, donde la mirada se dirige antes de comenzar, los participantes evitar o perder presentaciones CS. Nuestra solución a estos potenciales se confunde a llevar a los participantes en un viaje sentado, guiado de cada entorno a un ritmo que permita un intervalo inter-específica (ISI) y la duración del estímulo. A continuación, puede extraer los datos comparables de SCR de puntos específicos de tiempo y lugares específicos a través de todos los participantes (por ejemplo, las respuestas a los + CS, EE.UU., y CS estímulos). Dificultades encontradas después de tomar esta decisión incluye la búsqueda de una forma del trazado, la longitud y tipo de movimiento que no cause náuseas o disonancia propioceptiva para el participante, y sin embargo sentir apropiado para imitar la deambulación natural a través de un nuevo entorno. 3. La aplicación de los parámetros estándar de condicionamiento del miedo a un sistema de realidad virtual. Para simular realista las serpientes y las arañas estímulos condicionados fueron diseñadas después de la vida silvestre imágenes. Las serpientes y las arañas fueron modelados por primera vez en Maya, una de gráficos por ordenador y modelado 3D paquete de software de animación y luego importados en el sistema VR. Lo hicimos porque Virtools es un sistema de realidad virtual de creación, no una aplicación de modelado. Por tanto, es mejor utilizar para ejecutar un sistema de realidad virtual y añadir la interacción y la navegación a una escena. En concreto, en maya cuatro animaciones diferentes para cada tipo de CS se han creado (por ejemplo, una serpiente enroscada, una araña corriendo por el piso, una serpiente lanzándose hacia delante con la boca abierta) y luego importados a Virtools. Antes de importar la serpiente y los modelos de dinámica de araña en Virtools desde Maya, un camino fue creado en Virtools para guiar a los participantes de todo el entorno de una manera circular sin problemas a fin de que el muestreo del medio ambiente a lo largo de 32 presentaciones estímulo condicionado en el miedo acondicionado. La forma de la ruta es la misma para cada uno de los tres mundos virtuales. El camino fue creada para detener a cuatro segundos para cada presentación del estímulo, el intervalo inter-fue de 11 + / - 4 segundos durante el cual el sujeto se mueve lentamente (guiado) por el medio ambiente. Este intervalo se determina a partir de nuestros experimentos anteriores miedo acondicionado en el laboratorio de 8, 16, ya que permite la recuperación de la respuesta de conductancia de la piel entre las presentaciones de estímulo. Los estímulos fueron colocados en el camino en los puntos especificados por los parámetros de temporización. Esta configuración crea estímulos específicos y las conjunciones de contexto (por ejemplo, una serpiente deslizándose sobre la mesa del comedor, una araña caminando alrededor de la pierna del sofá), que posteriormente se puede probar de la memoria explícita. Los estímulos fueron apariciones pseudo-aleatorios a través de los guiones. Todas las presentaciones de estímulo apareció en medio de lapantalla frontal para evitar que el participante de tener que buscar el estímulo. Esto nos dio una cantidad controlada de tiempo de exposición al estímulo, y una ubicación contexto definido. Una de las limitaciones de la visión hacia delante es que no se aprovecha de las capacidades del sistema de inmersión (por ejemplo, las serpientes no pueden entrar en la sala de detrás del participante). Además, los estímulos fueron colocados cuidadosamente fuera de una caja de frontera en torno a la ubicación a los participantes para que nunca las serpientes y las arañas invadido el espacio de los participantes personal. 4. Ver punto y el seguimiento de la cabeza. El ángulo de la inmersión se estableció de manera que desde una posición sentada de los participantes tenía un ángulo correcto hacia el frente. Este control de las variaciones de altura entre los participantes y minimizar artefactos de movimiento en nuestras grabaciones fisiológicas. Los participantes fueron instruidos para mirar hacia adelante y mover lo menos posible, esto también se controla para que los participantes estaban buscando, y por lo tanto mantiene el estímulo constante y la exposición de contexto entre los participantes. Hemos elegido a su vez en un dispositivo de seguimiento de la cabeza de las gafas 3D usados ​​por los participantes para asegurarse de que estaba viendo la escena con la perspectiva correcta. Si el seguimiento de la cabeza no había sido elegido para, movimiento de la cabeza a la izquierda oa la derecha no sería correcta oclusión de cómo los objetos aparecieron en el mundo (por ejemplo, objetos que parecen empeñados en pantallas en el buceo como participantes caminaron a través). Con el seguimiento de la cabeza elegidos por, podemos estar seguros de que las características del medio ambiente conservado sus proporciones normales y dibujado fueron correctamente en cada una de las seis paredes de la inmersión para la duración del experimento. 5. Recopilación de datos. En nuestra versión estándar de laboratorio de condicionamiento del miedo 8, 16 la presentación del estímulo fue controlado por el guión de ordenador programado en el paquete de software de presentación. Con el fin de mantener la coherencia entre el laboratorio y el entorno virtual, importamos nuestro estándar miedo escrituras de adquisición y extinción en formato de código en el equipo de control en la sala de control que aloja el cubo BUCEO (ver Figura 1). El código de puerto paralelo se fijó para enviar una lista generada de códigos numéricos para la señal de distintos eventos, como presentaciones de la serpiente, araña, y los inicios de estimulación eléctrica. En nuestro diseño, Virtools envía un mensaje de control de sonido abierto (OSC 17) OSC / UDP mensaje a un personalizado programa en C + + que establece el valor del puerto paralelo. Nuestro programa en C + + utiliza el OSCpack 18 de la biblioteca. La entrada digital BIOPAC está conectada al puerto paralelo de ordenador. SCR se recogen datos sobre el ordenador portátil de BIOPAC a través del puerto paralelo, se normaliza, y se calcula que CS + / CS-y los inicios EE.UU. dentro de parámetros específicos (ver arriba). Además de la representación de la escena y el control de la navegación, Virtools también se utiliza para registrar los eventos de usuario (presionar un botón). En resumen, durante un experimento, los mensajes se envían desde el equipo maestro en el sistema de BIOPAC través del puerto paralelo. Debido a Virtools no puede comunicarse con el puerto paralelo de la computadora directamente un pequeño programa en C + + a la escucha de un mensaje de OSC de Virtools y luego los transmite al puerto paralelo.

Erratum: Human Fear Conditioning Conducted in Full Immersion 3-Dimensional Virtual Reality

el condicionamiento del miedo humanos realizados en inmersión completa en 3 dimensiones de realidad virtual

Human Fear Conditioning Conducted in Full Immersion 3-Dimensional Virtual Reality 

El condicionamiento del miedo es un paradigma ampliamente utilizado en la investigación con animales no humanos para investigar los mecanismos neurales que subyacen a miedo y ansiedad. Un reto importante en la realización de estudios de acondicionamiento en los seres humanos es la capacidad de manipular con fuerza o simular los contextos ambientales que se asocian con comportamientos emocionales condicionados. En este sentido, la realidad virtual (VR) la tecnología es una herramienta prometedora. Sin embargo, la adaptación de esta tecnología para satisfacer las limitaciones experimental requiere adaptaciones especiales. Aquí nos ocupamos de las cuestiones metodológicas que conlleva la hora de realizar el condicionamiento del miedo en una inmersión total de 6 caras entorno de realidad virtual y presentar los datos de condicionamiento del miedo. En el mundo real, los eventos traumáticos ocurren en entornos complejos que se componen de muchas señales, con la participación de todos nuestros sistemas sensoriales. Por ejemplo, las señales que forman la configuración del medio ambiente incluyen no sólo los elementos visuales, pero auditiva, olfativa y táctil, incluso. En estudios con roedores de los animales de condicionamiento del miedo están completamente inmersos en un contexto en el que es rico en la novela visual señales, táctiles y olfativas. Sin embargo, las pruebas estándar de laboratorio de condicionamiento del miedo en los seres humanos suelen realizarse en una habitación anodina en frente de una pantalla de ordenador de pantalla plana o en 2D y no reproducir la complejidad de las experiencias del mundo real. Por otro lado, una de las principales limitaciones de los estudios clínicos dirigidos a reducir (de extinción), el miedo y la prevención de la recaída en los trastornos de ansiedad es que el tratamiento se produce después de que los participantes han adquirido un miedo en un contexto sin control y en gran parte desconocida. Así, los experimentadores se quedan sin información sobre la duración de la exposición, la verdadera naturaleza del estímulo, y las señales asociadas de fondo en el medio ambiente 1. En ausencia de esta información puede ser difícil de extinguir un verdadero temor de que es a la vez señal y dependientes del contexto. Entornos de realidad virtual frente a estos problemas al proporcionar la complejidad del mundo real, y al mismo tiempo permitir que los experimentadores para limitar el condicionamiento del miedo y los parámetros de la extinción para obtener datos empíricos que pueden sugerir mejores opciones de tratamiento y / o analizar las hipótesis mecanicista. Para poner a prueba la hipótesis de que el condicionamiento del miedo puede ser rico codificados y el contexto cuando se realizan en un ambiente de inmersión total, hemos desarrollado realidad distinta virtual en 3-D contextos en los que los participantes experimentaron el condicionamiento del miedo a las serpientes o arañas virtuales. Señales auditivas co-producido con el CS con el fin de evocar respuestas más orientación y una sensación de &quot;presencia&quot; en los temas 2. Respuesta de conductancia de la piel sirve como medida dependiente de la retención de miedo adquisición de la memoria, y la extinción.

Paradigma clásico condicionamiento del miedo se ha adaptado para que los participantes humanos en un entorno de realidad virtual de inmersión total. Utilizando un paradigma de la discriminación, el miedo condicionado el momento justo, y la retención de la memoria contexto, y la extinción se midió con la respuesta de conductancia de la piel a la dinámica serpientes y arañas virtuales (estímulo condicionado) en dos contextos virtuales distintos.

El condicionamiento del miedo humanos realizados en inmersión completa en 3 dimensiones de Realidad Virtual

El condicionamiento del miedo es un paradigma ampliamente utilizado en la investigación con animales no humanos para investigar los mecanismos neuronales que subyacen al miedo y la ansiedad. Un aspecto fundamental...

Este video demuestra el uso del entorno virtual inmersivo de Duke, DIVE, para generar datos realistas de condicionamiento al miedo en humanos. Se crean mundos virtuales mediante software virtual y se genera código para presentar estímulos. El participante se prepara con electrodos para la grabación de la conductancia cutánea y estimulación en la muñeca, así como para presionar botones dentro del entorno de realidad virtual.Se recopilan entonces la respuesta de conductancia cut&aacute;nea y los datos de pulsaci&oacute;n de bot&oacute;n mientras se presentan est&iacute;mulos din&aacute;micos en el DIVE; los datos fisiol&oacute;gicos y las medidas de expectativa se analizan para demostrar la adquisici&oacute;n del miedo, la extinci&oacute;n del miedo y el temor a la retenci&oacute;n de la memoria frente a est&iacute;mulos condicionados, o al contexto. Hola, soy Kevin Lebar. Soy profesor en el Centro de Neurociencia Cognitiva de la Universidad de Duke.Soy Rachel Brady, directora del Entorno Virtual Inmersivo de Duke. Hola, me llamo Nicole Huff. Soy investigadora posdoctoral asociada en el Laboratorio del Dr. Lamar.Hola, mi nombre es David Zelensky del Grupo de Tecnología de Visualización. Hoy les mostraremos un procedimiento para realizar experimentos de condicionamiento del miedo humano utilizando realidad virtual tridimensional completamente inmersiva. Utilizamos este procedimiento para examinar las influencias contextuales sobre la adquisición del miedo y la retención de la memoria.Así que comencemos. Para examinar las influencias contextuales en la adquisición y la memoria del miedo, se presentan a participantes humanos estímulos condicionados dinámicos en un entorno virtual completamente inmersivo conocido como el entorno virtual inmersivo de Duke. El sistema DIVE consiste en una habitación de tres metros por tres metros por tres metros, en la cual las cuatro paredes, el techo y el suelo muestran imágenes estereoscópicas generadas por computadora mediante proyección trasera.Cada pared tiene su propio proyector DLP, que a su vez es controlado por una computadora dedicada. Una de las paredes se desliza hacia un lado para permitir el acceso hacia adentro y hacia afuera del DIVE; hay un sistema de seguimiento que proporciona información sobre la ubicación y orientación en 3D de la cabeza y las manos del participante. La visión estéreo activa se proporciona mediante gafas de cristal líquido con obturador que usan los participantes.Los seis ordenadores dedicados a las paredes están controlados por un ordenador maestro que se comunica con el sistema de seguimiento, controla el sistema de sonido y controla un sistema de descarga eléctrica, que se utiliza para el condicionamiento aversivo. Los siete ordenadores están sincronizados en los límites de los fotogramas de imagen mediante la capacidad de genlock de sus tarjetas gráficas NVIDIA. La navegación a través del entorno virtual está limitada a una trayectoria fija que es idéntica en todos los mundos virtuales. Movimiento.A lo largo de este trayecto, el control se realiza mediante el sistema de software virtual. Los VIR se comunican con el sistema de seguimiento a través de la red periférica de realidad virtual y la biblioteca de código abierto. VRPM registra la ubicación y orientación de la cabeza y las manos del participante, así como la información sobre la pulsación de botones.OLS utiliza la información de seguimiento de la cabeza para representar la escena 3D desde la perspectiva correcta para el participante. Ahora veamos cómo preparar a un participante para un experimento de condicionamiento imparcial dentro del sistema DIVE. Durante los experimentos de condicionamiento imparcial, dentro del DIVE los participantes se enfrentan a estímulos condicionados dinámicos consistentes en serpientes y arañas combinados con una estimulación eléctrica en la muñeca; antes de comenzar el procedimiento de condicionamiento, primero asigne aleatoriamente a cada participante a una condición determinada, término del estímulo el estímulo CS+ compuesto por imágenes de serpientes o imágenes de arañas para todos los participantes.El estímulo incondicionado que se asociará con el estímulo CS más consiste en una estimulación eléctrica de la muñeca para cada participante. El estímulo que no fue seleccionado para ser el CS más sirve como control y se denomina estímulo CS menos. Ahora, asigne aleatoriamente al participante un contexto virtual específico en el que verá los estímulos.Un posible contexto de realidad virtual consiste en un entorno interior, y el otro contexto consiste en un entorno exterior para establecer la estimulación eléctrica que se asociará con el estímulo CS más. Aplique una pequeña cantidad de gel conductor sobre los electrodos, luego coloque un electrodo de estimulación superficial bipolar sobre el nervio mediano en la muñeca dominante del participante, asegure los cables de los electrodos con una correa de goma y conéctelos a un estimulador grass tele factor SD nine. Ahora, para encontrar el voltaje de estimulación adecuado, comience con el voltaje ajustado a un nivel bajo de 30 voltios y estimule durante 200 milisegundos.Entre 30 y 50 hercios, aumente el voltaje en incrementos de cinco voltios hasta que el participante indique que ha alcanzado su nivel de tolerancia sin provocar dolor. El objetivo es encontrar un ajuste que se perciba como muy molesto pero no doloroso. La medida dependiente del miedo en participantes humanos durante este experimento es la respuesta de conductancia de la piel.Los participantes deben lavarse y secarse las manos primero, mientras esperan al menos 10 minutos para aclimatarse a la temperatura del edificio. Antes de colocar los electrodos de RSC, exfolie las falanges medias de los primeros y segundos dedos de la mano no dominante con nuevo preparado, séquelos y luego aplique una pequeña cantidad de gel conductor Cigna en el electrodo. Ahora, para medir la RSC, coloque discos de electrodos de plata/cloruro de plata en las falanges medias del primer y segundo dedo de la mano no dominante.Los electrodos llegan a un sistema de registro fisiológico BioPack ubicado justo fuera del DIVE, en la sala de control. El sistema bio se sincroniza con la presentación del estímulo, la computadora que ejecuta el software T'S y el estímulo eléctrico, así como con el conjunto de electrodos para la respuesta electrodermal, colocados en el asiento. El participante se sitúa en el centro del DIVE, mirando hacia adelante, con el seguimiento de la cabeza activado, usando las gafas 3D y colocando en la mano dominante el dispositivo que registrará las respuestas mediante pulsación de botón cuando el participante encuentre una serpiente o una araña.Ahora informe al participante que su tarea consiste en indicar, mediante una pulsación de botón en el mando, la probabilidad de que, según su criterio, reciba una estimulación eléctrica al encontrarse con una serpiente o una araña. Los botones están ordenados de izquierda a derecha, siendo el izquierdo la menor probabilidad de recibir la estimulación. Recuérdeles que la pulsación del botón no influye en la ocurrencia de la estimulación eléctrica. Ahora veamos los experimentos de condicionamiento justo.El experimento de condicionamiento al miedo se lleva a cabo en dos sesiones separadas por 24 horas. La primera sesión consiste en un período inicial de habituación seguido inmediatamente por la fase de adquisición del miedo. La segunda sesión consiste en la memoria, retención, prueba y entrenamiento de extinción durante el período inicial de habituación.Presente al participante cuatro ensayos de cada tipo de EC visualizados sobre un fondo neutro en 3D de inmersión completa, pero sin refuerzo ni el mundo virtual en el que se llevará a cabo el entrenamiento o la prueba. En cada ensayo, el estímulo aparece durante cuatro segundos y coincide con un sonido de traqueteo o golpeteo para señalar la aparición de una serpiente o una araña. Esta fase permite la aclimatación al entorno experimental en el DIVE y la reducción de las respuestas de orientación frente a los estímulos condicionados. Inmediatamente después de la fase de habituación, comience la fase de adquisición del miedo.Presente 16 ensayos intercalados de cada tipo de EC en los que se presenta el EC menos por sí solo, y refuerce aproximadamente 24 horas después cinco de los 16 ensayos del EC más con estimulación eléctrica. Comience la segunda sesión. En esta fase, presente al participante 16 ensayos del tipo EC H sin estimulación eléctrica en un contexto virtual que sea igual o diferente al contexto de adquisición del miedo, dependiendo del grupo al que se haya asignado inicialmente el participante.La tarea y las instrucciones para el participante son las mismas que en la segunda sesión. Ahora mostraremos algunos resultados de experimentos de condicionamiento justo en el equivalente DIVE. Dentro de la sesión se encontró adquisición y extinción justas del condicionamiento entre grupos, lo que indica que se pueden realizar estudios de condicionamiento de miedo confiables e informativos dentro de las limitaciones y capacidades de un entorno completamente inmersivo. Además, en los participantes que permanecieron en el mismo contexto durante los días uno y dos del experimento, hubo una memoria de miedo contextual robusta en comparación con aquellos que experimentaron un cambio de contexto.La retención del miedo es más fuerte en el DIVE que en un paradigma de laboratorio convencional emparejado. Acabamos de mostrarle cómo realizar experimentos de condicionamiento del miedo humano utilizando realidad virtual completamente inmersiva. Esta tecnología es útil para examinar las influencias contextuales sobre el miedo a la memoria.Y recuerde, al realizar estos experimentos, es importante restringir las capacidades de la realidad virtual para poder generar datos interpretables. Por ejemplo, desea controlar cuánto se mueve un participante, así como la colocación y duración de los estímulos. Eso es todo.Gracias por ver este video y buena suerte con sus experimentos.

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Research

Investigación

JoVE Journal

Neuroscience

Neurociencia

Una metodología para investigar los mecanismos neurales que sustentan los procesos de la memoria consciente e inconsciente durante el condicionamiento del miedo se describe. Este método monitorea el nivel de oxígeno en la sangre dependientes (BOLD) la resonancia magnética funcional, la respuesta de conductancia de la piel, y la esperanza de estímulo incondicionado en el condicionamiento del miedo pavloviano para evaluar los correlatos neurales de los procesos de memoria diferentes.

Investigar los mecanismos neurales de la memoria del miedo consciente e inconsciente con fMRI

Miedo condicionado se puede disminuir a través de un proceso inhibidor llama extinción, pero pueden resurgir en condiciones tales como el paso del tiempo o la exposición al estrés. Nuestro protocolo presenta una forma novedosa de prevenir la recuperación miedo por la introducción de la extinción durante la ventana de reconsolidación (la fase de re-almacenamiento de una memoria reactivado).

Formación extinción durante la ventana de reconsolidación impide una recuperación del Miedo

En este artículo se presenta un protocolo para un temor prueba contextual y complementada acondicionado mediante un sistema de análisis de vídeo para evaluar el aprendizaje del miedo y la memoria en ratones.

Contextuales y complementada el condicionamiento del miedo de prueba utilizando un sistema de análisis de vídeo en ratones

A continuación, describimos virtual mano y paradigmas ilusión de cara virtual que se pueden utilizar para estudiar relacionado con el cuerpo autopercepción / -representacion. Ya se han utilizado en varios estudios para demostrar que, en condiciones específicas, una mano o la cara virtual se pueden incorporar en la representación del cuerpo de uno, lo que sugiere que las representaciones del cuerpo son más bien flexible.

Creando ilusiones virtual a mano y Virtual-cara de investigar las auto-representación

Experimentos de realidad virtual (VR) pueden ser difíciles de implementar y requieren una planificación meticulosa. Este protocolo describe un método para el diseño y puesta en práctica de la experimentos VR que recopila datos fisiológicos de los participantes humanos. Los experimentos en el marco de entornos virtuales (EVA) se emplea para acelerar este proceso.

Experimentos de realidad virtual con medidas fisiológicas

Describimos un protocolo de acondicionamiento de miedo extendido que produce sobreentrenamiento e incubación del miedo en ratas. Este protocolo implica una sola sesión de entrenamiento con 25 emparejamientos de choque de tono (es decir, sobreentrenamiento) y una comparación de las respuestas de congelación condicionadas durante las pruebas de contexto y cue 48 h (corto plazo) y 6 semanas (a largo plazo) después del entrenamiento.

La incubación del miedo utilizando un protocolo de acondicionamiento del miedo extendido para ratas

Aquí, presentamos una configuración simplificada de hardware y software de código abierto para investigar el aprendizaje espacial del mouse utilizando realidad virtual (VR). Este sistema muestra una pista lineal virtual a un ratón con cabeza restringida que se ejecuta en una rueda utilizando una red de microcontroladores y una computadora de placa única que ejecuta un paquete de software gráfico Python fácil de usar.

Un sistema de realidad virtual de código abierto para la medición del aprendizaje espacial en ratones con cabeza restringida

El artículo describe los procedimientos experimentales para el paradigma de realidad virtual (VR) de pista lineal comúnmente utilizado en ratones, así como la determinación de la viabilidad de ejecutar tareas complejas de VR mediante la prueba de una tarea de discriminación de señal en forma de Y.

Procedimientos de entrenamiento conductual para la realidad virtual fija en la cabeza en ratones

Aquí presentamos un protocolo para investigar los efectos de exposiciones inmersivas de realidad virtual de 360 grados en el estado de ánimo y la corporalidad. Los participantes experimentan entornos forestales y marinos en posturas sentadas y de pie, con evaluaciones que utilizan escalas estandarizadas para evaluar los resultados terapéuticos de las intervenciones de salud mental.

Terapia de la Naturaleza en VR: Encarnación y Regulación Emocional a través de Entornos Virtuales Inmersivos

Se demuestra cómo implementar un método de farmacología del comportamiento en un paradigma de condicionamiento apetitivo olfativo de las abejas (Apis mellifera) mediante la aplicación sistémica de fármacos. Este método permite la investigación de los mecanismos de aprendizaje subyacente y formación de la memoria de una manera sencilla y fiable.

Farmacología del Comportamiento en el condicionamiento clásico de la respuesta de Extensión probóscide en abejas de la miel ( Apis mellifera)

Aprende el condicionamiento del miedo en humanos mediante realidad virtual inmersiva tridimensional. Este método permite estudiar la adquisición, extinción y retención de miedo en entornos controlados para investigar trastornos de ansiedad.

El condicionamiento del miedo humanos realizados en inmersión completa en 3 dimensiones de Realidad Virtual

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