La investigación del cerebro de imagen del efecto perjudicial de la emoción sobre la cognición

El objetivo general de este protocolo experimental es investigar las correlaciones neuronales del impacto perjudicial de la emoción sobre la cognición, centrándose en los procesos de memoria de trabajo. Esto se logra registrando la actividad cerebral mediante IRMf, mientras los participantes realizan una tarea de memoria de trabajo con distracción emocional presentada durante el intervalo de retención entre los estímulos a recordar y las pruebas. Tras la creación de la tarea básica de memoria de trabajo, los distractores se seleccionan según los objetivos de la investigación y las poblaciones específicas de interés. Por ejemplo, si no se enfocan emociones específicas, pueden emplearse estímulos emocionales que induzcan respuestas emocionales generales, positivas o negativas.

Por el contrario, si se enfocan los efectos de emociones específicas, como el miedo, pueden utilizarse distracciones que induzcan miedo, ya sea en participantes sanos o clínicos. A continuación, se analizan los datos conductuales y de neuroimagen obtenidos mientras los participantes realizan la tarea de memoria de trabajo con distracción, con el fin de identificar los efectos diferenciales de la distracción emocional sobre el rendimiento de la memoria de trabajo y las correlaciones neuronales asociadas. Los resultados obtenidos muestran patrones de actividad cerebral relacionados con un efecto perjudicial de la distracción emocional sobre el rendimiento de la memoria de trabajo, así como actividad cerebral asociada con la capacidad de hacer frente a la distracción emocional. Las regiones cerebrales típicamente estudiadas incluyen áreas relacionadas con la capacidad de mantener la concentración, que forman parte de un denominado sistema neural ejecutivo dorsal aquí ilustrado en azul, y regiones implicadas en el procesamiento del movimiento, que pertenecen a un sistema ventral efectivo ilustrado en rojo.

Las implicaciones de esta técnica se extienden hacia la comprensión y posiblemente el diagnóstico de trastornos de ansiedad como el trastorno de estrés postraumático, ya que permite la identificación de cambios asociados con respuestas disfuncionales a la distracción emocional. Bueno, la principal ventaja de esta técnica frente a métodos existentes, como aquellos que implican la presentación simultánea de información relevante para la meta y distracción emocional irrelevante para la tarea, es que nos permite separar mejor los correlatos neuronales en respuesta a la distracción emocional de aquellos asociados con procesos cognitivos en curso. Además, este paradigma no solo nos permite investigar los correlatos neurocognitivos de la interferencia cognitiva, sino también las respuestas neuronales relacionadas con el afrontamiento de la distracción emocional.

La tarea básica de este protocolo es una tarea de memoria de trabajo con respuesta diferida, en la que se presentan estímulos emocionales y no emocionales novedosos como distractores irrelevantes para la tarea durante el intervalo de retardo entre los estímulos memorandos y las pruebas. Pueden utilizarse versiones aleatorizadas con propiedades básicas idénticas, como frecuencia espacial y luminancia, a las de los distractores reales, como controles perceptuales. Alternativamente, también pueden emplearse ensayos sin distracción como controles básicos.

Debe tenerse en cuenta que los distractores emocionales y no emocionales deben utilizarse en ensayos diferentes. Asimismo, para aumentar el impacto, se recomienda emparejar distractores con propiedades emocionales y semánticas similares. Los distractores emocionales y neutros en el diseño original que acaba de verse pueden seleccionarse del sistema internacional de imágenes efectivas, aunque se pueden obtener efectos similares con otros estímulos novedosos que sean eficaces como distractores.

Por ejemplo, las caras que muestran expresiones de enojo podrían inducir respuestas emocionales específicas, como ansiedad social, y por lo tanto podrían ser efectivas para investigar el impacto de la distracción inducida por ansiedad transitoria en la memoria de trabajo. De manera similar, en participantes clínicos, como pacientes con trastorno de estrés postraumático, la especificidad de la distracción podría aumentarse presentando estímulos relacionados con el trauma. Por ejemplo, utilizando imágenes relacionadas con combates en veteranos de guerra con TEPT.

Si se utilizan estímulos faciales que inducen ansiedad para aumentar el impacto, sugerimos combinarlos como se muestra aquí, en lugar de presentar las caras como imágenes estáticas. Utilizando el software de presentación de estímulos elegido, configure esta tarea como un diseño relacionado con eventos con tres caras en la tarea de memoria de trabajo, seguido de distractores novedosos. Se debe indicar a los participantes que mantengan su enfoque en el meran mientras procesan los distractores, y que den respuestas rápidas y precisas a las pruebas con caras individuales presionando un botón de respuesta, uno que indique anterior o recordado, y dos que indique nuevo. Además, se pueden implementar manipulaciones adicionales que aumenten la sensibilidad de la tarea de memoria de trabajo para detectar diferencias conductuales, como evaluar la confianza del participante en sus respuestas.

Téngase en cuenta que, a efectos ilustrativos, este ejemplo no involucra el tiempo real de la tarea. Finalmente, la dificultad de la tarea de memoria de trabajo puede variarse manipulando la presencia de color y/o características faciales adicionales en los estímulos, así como la similitud de los rostros cuando llega el sujeto. Asegúrese de obtener consentimiento escrito e informado y de realizar un cribado para la seguridad en resonancia magnética.

También evalúe el estado emocional actual, así como rasgos de personalidad como la ansiedad y la reactividad emocional. Me gustaría que completara algunos cuestionarios que evalúan su estado emocional actual. Bien, debería tomar unos 10 minutos antes del escaneo.

Informe detalladamente al participante sobre los procedimientos de escaneo y dé instrucciones específicas para la tarea conductual con el fin de evitar molestias y aumentar la familiaridad con la tarea. Además, proporcione al participante una sesión de práctica abreviada. Ahora lleve al sujeto a la sala de escaneo e indíquele que se acueste en posición supina sobre la camilla de escaneo.

Proporcione protección auditiva, así como auriculares aislantes para la comunicación durante la exploración; coloque almohadillado adicional alrededor de la cabeza para garantizar la comodidad durante la exploración y minimizar los movimientos. Además, el lado no adhesivo de una tira de cinta puede enrollarse ligeramente alrededor de la frente del participante. Para minimizar aún más el movimiento de la cabeza, coloque la mano derecha del sujeto cómodamente sobre la caja de respuestas y asegúrese de que los botones de respuesta funcionen correctamente.

Coloque un botón de parada de emergencia cerca para que el sujeto pueda indicar cualquier necesidad urgente de detener el escáner, y finalmente, asegúrese de que el sujeto pueda ver claramente la proyección de la pantalla para la presentación del estímulo antes de introducirlo en el escáner. Ahora, adquiera una imagen estructural ponderada en T1 de alta resolución, como una SPGR o MP rage. A continuación, configure sus adquisiciones funcionales para permitir una cobertura completa del cerebro.

En nuestros estudios iniciales utilizando un escáner de cuatro Tesla, adquirimos series axiales de 30 cortes funcionales con un tamaño de vóxel de cuatro por cuatro por cuatro milímetros, empleando una secuencia de pulso en espiral inversa con los siguientes parámetros: un TR de 2000 milisegundos, un TE de 31 milisegundos y un campo de visión de 256 por 256 milímetros. Más recientemente, también adaptamos el paradigma para un escáner de 1,5 Tesla utilizando los siguientes parámetros: 28 cortes funcionales con un tamaño de vóxel de cuatro por cuatro por cuatro milímetros adquiridos axialmente mediante una secuencia Echo Plano, con un TR de 2000 milisegundos, un TE de 40 milisegundos y un campo de visión de 256 por 256 milímetros. Informe al sujeto de que la adquisición de imágenes funcionales está a punto de comenzar y recuérdele las tareas; ahora inicie el escáner sincrónicamente con el paradigma. Cuando la adquisición termine, ayude al sujeto a salir del escáner y realice una evaluación conductual para determinar la sensibilidad del participante frente a los distractores, calificando la intensidad emocional de los distractores y la distracción percibida subjetivamente. Las diferencias individuales en estas calificaciones pueden utilizarse para investigar su influencia sobre los mecanismos neuronales que median el efecto perjudicial de la emoción en la cognición, o para identificar regiones cerebrales implicadas en hacer frente a la distracción emocional.

Finalmente, asegúrese de agradecer al sujeto por participar en el experimento. Una vez recopilados, los datos pueden analizarse utilizando cualquier paquete de software para el procesamiento de IRMF, como el mapeo paramétrico estadístico, comúnmente conocido como SPM. Nuestro laboratorio utiliza esto en combinación con herramientas propias basadas en MATLAB.

El preprocesamiento incluye pasos típicos, aseguramiento de la calidad, alineación de imágenes, corrección por movimiento, co-registro, normalización y suavizado espacial con un núcleo de ocho milímetros. Al utilizar SPM, se implementa el modelo lineal general para evaluar el ajuste de los datos registrados de cada condición de interés a una función de respuesta hemodinámica predeterminada. Alternativamente, los datos de cada condición pueden promediarse selectivamente para visualizar la señal FMR cruda asociada a cada condición, sin supuestos predeterminados sobre la forma de la función de respuesta hemodinámica.

Los contrastes de interés revelan entonces cambios en comparación con el período previo al estímulo, la línea base y las diferencias entre una condición y otra. Con este protocolo experimental, sugerimos utilizar herramientas de análisis que permitan evaluar los cambios en la señal de FMR punto por punto en el tiempo, a nivel individual y grupal. El análisis estadístico implica comparaciones de la actividad cerebral según el tipo de distractor. Además, se incluyen correlaciones entre los datos de neuroimagen y medidas subjetivas u objetivas de la distracción, así como puntuaciones indicativas.

Las mediciones de personalidad también se pueden realizar para investigar cómo la actividad cerebral covaría con las diferencias individuales en dichas mediciones. A continuación, ilustramos el procedimiento básico para identificar relaciones entre el cerebro y el comportamiento mediante correlaciones entre sujetos que vinculan la actividad cerebral con calificaciones subjetivas de distracción. Primero, se calculan las puntuaciones individuales de distracción para cada sujeto.

En segundo lugar, sus correlaciones con los cambios en la actividad cerebral se calculan bien sea por separado en cada vóxel o bien con la señal de RMf extraída de regiones específicas de interés o ROI. A continuación, se trazan diagramas de dispersión de estas correlaciones; los análisis en todos nuestros estudios que utilizan este protocolo han implicado típicamente evaluaciones de los cambios en la señal de RMf observados durante el intervalo de retención cuando se presentan los distractores, aunque también se puede investigar la actividad sincronizada con otros eventos, como las pruebas. Aquí ilustramos los hallazgos principales de nuestro estudio inicial utilizando distractores emocionales y neutros seleccionados del Sistema Internacional de Imágenes Afectivas.

El panel central muestra mapas de activación del contraste directo entre las condiciones más y menos distractoras, superpuestos a una imagen cerebral de alta resolución mostrada en una vista lateral del hemisferio derecho. El enfoque está en la actividad registrada durante el intervalo de retención, cuando se presentaron los distractores. La actividad en el sistema neural ejecutivo dorsal se muestra en azul, y la actividad en el sistema efectivo ventral se muestra en rojo.

Las barras horizontales de color en la parte inferior de la imagen cerebral indican el gradiente de valores T de los mapas de activación. Los paneles laterales ilustran las series temporales de los cambios en la actividad cerebral durante la tarea de memoria de trabajo con distracción, donde los paneles superiores muestran la actividad en regiones ejecutivas dorsales como la corteza prefrontal dorsolateral y la corteza parietal lateral, y los paneles inferiores muestran la actividad en regiones del sistema ventral efectivo, como la corteza prefrontal ventrolateral, o regiones susceptibles a la modulación afectiva, como el giro fusiforme. Las series temporales en azul representan el distractor sin sentido desordenado, mientras que las series temporales en rojo indican el distractor emocional y las series temporales en amarillo representan el distractor neutral en presencia de distracción sin sentido.

Se produjo una actividad sostenida en regiones del sistema ejecutivo dorsal. La presencia de distracción emocional incrementó la actividad en regiones del sistema afectivo ventral, al tiempo que reducía la actividad en el sistema dorsal y deterioraba el rendimiento de la memoria de trabajo, paralelamente al impacto conductual; la presencia de distractores neutrales produjo un nivel intermedio de actividad en ambos sistemas. Esta disociación dorsoventral se ha replicado sistemáticamente y se ha demostrado que es específica de la distracción emocional.

Este paradigma experimental también permite la identificación de regiones cerebrales implicadas en hacer frente a la distracción emocional. Por ejemplo, los análisis de correlación entre la actividad en regiones cerebrales sensibles a la presencia de distracción emocional identificaron áreas en la corteza prefrontal lateral ventral cuya actividad se correlacionó negativamente con índices de distractibilidad emocional para los distractores emocionales, pero no para los distractores neutros. Específicamente, los participantes que mostraron mayor actividad en esta región también percibieron y calificaron los distractores emocionales como menos distractores.

Estos hallazgos proporcionan evidencia sobre el papel de esta región en el afrontamiento de emociones distractivas. Tras el desarrollo de este paradigma, se allanó el camino para que los investigadores en el campo de las interacciones entre emoción y cognición estudiaran los correlatos neurobiológicos tanto de la respuesta como del afrontamiento de la distracción emocional en poblaciones sanas y clínicas. Después de ver este video, deberías tener una buena comprensión de cómo utilizar este protocolo para investigar los correlatos neurobiológicos de la interferencia cognitiva provocada por la distracción emocional y de cómo adaptarlo a tus propias necesidades experimentales.