הדמיה מוחית חקירת אפקט פגיעה של רגש על קוגניציה

המטרה הכוללת של פרוטוקול ניסיוני זה היא לחקור את המתאמים העצביים של ההשפעה השלילית של רגש על הקוגניציה, תוך התמקדות בתהליכי זיכרון עבודה. דבר זה מושג על ידי הקלטת פעילות מוחית באמצעות FMRI, בזמן שהמשתתפים מבצעים מטלת זיכרון עבודה עם הסחת דעת רגשית המוצגת במהלך מרווח ההמתנה שבין הפריטים לזיכרון לבין הגבות, לאחר יצירת מטלת זיכרון העבודה הבסיסית. המסיחים נבחרים בהתאם למטרות המחקר ולאוכלוסיות היעד. למשל, אם אין רגשות ספציפיים המהווים מטרה, ניתן להשתמש בגירויים רגשיים המעוררים תגובות רגשיות כלליות, חיוביות או שליליות.

בעוד שאם המטרה היא השפעתן של רגשות ספציפיים, כגון פחד, ניתן להשתמש בהסחות דעת מעוררות פחד הן אצל משתתפים בריאים והן אצל משתתפים קליניים. לאחר מכן, נתונים התנהגותיים ונתוני דימיון מוחי שנאספו בעוד המשתתפים מבצעים את משימת זיכרון העבודה עם הסחת דעת, מנותחים במטרה לזהות השפעות דיפרנציאליות של הסחת דעת רגשית על ביצועי זיכרון העבודה והמתאמים העצביים הנלווים. התוצאות המתקבלות מראות דפוסים של פעילות מוחית הקשורים להשפעה מזיקה של הסחת דעת רגשית על ביצועי זיכרון העבודה, וכן פעילות מוחית הקשורה ליכולת להתמודד עם הסחת דעת רגשית. אזורי מוח טיפוסיים שנבחנים כוללים אזורים הקשורים ליכולת להישאר ממוקד, המהווים חלק ממערכת עצבית ביצועית גבית (dorsal executive neural system) המודגמת כאן בכחול, ואזורים המעורבים בעיבוד רגשי, המהווים חלק ממערכת רגשית בטנית (ventral effective system) המודגמת באדום.

ההשלכות של טכניקה זו משתרעות על הבנה ואולי אף אבחון של הפרעות חרדה, כגון הפרעת דחק פוסט-טראומטית, כיוון שהיא מאפשרת זיהוי של שינויים הקשורים לתגובות לא תקינות להסחה רגשית. יתרונה המרכזי של טכניקה זו על פני שיטות קיימות, כגון אלו הכוללות הצגה סימולטנית של מידע רלוונטי למטרה והסחה רגשית שאינה רלוונטית למשימה, הוא שהיא מאפשרת לנו להפריד טוב יותר בין המתאמים העצביים בתגובה להסחה רגשית לבין אלו הקשורים לתהליכים קוגניטיביים מתמשכים. יתרה מכך, פרדיגמה זו מאפשרת לנו לחקור לא רק את המתאמים העצביים של הפרעה קוגניטיבית, אלא גם את התגובות העצביות של התמודדות עם הסחה רגשית.

המשימה הבסיסית של פרוטוקול זה היא משימת זיכרון עבודה עם תגובה מושהית, שבה גירויים רגשיים ולא רגשיים חדשים מוצגים כמסיחים שאינם רלוונטיים למשימה במהלך רווח ההשהיה שבין שלבי הזיכרון (memoranda) לבין שלבי הבדיקה (probes). ניתן להשתמש בגרסאות מעורבלות (scrambled), בעלות תכונות בסיסיות זהות לאלו של המסיחים הממשיים, כגון תדר מרחבי ולומנס (luminance), כבקרי תפיסה. לחלופין, ניתן להשתמש בניסיונות ללא הסחה כבקרי בסיס.

יש לציין כי יש להשתמש במסיחים רגשיים ובמסיחים שאינם רגשיים בניסויים שונים. כמו כן, כדי להגביר את ההשפעה, מומלץ לשייך מסיחים בעלי תכונות רגשיות וסמנטיות דומות. ניתן לבחור מסיחים רגשיים וניטרליים מהמערכת הבינלאומית של תמונות יעילות (IAPS), כפי שניתן לראות בתכנון המקורי, אך ניתן להשיג השפעות דומות גם באמצעות גירויים חדשניים אחרים המשמשים כמסיחים יעילים.

לדוגמה, פנים המציגות הבעות של כעס עשויות להשרות תגובות רגשיות ספציפיות כגון חרדה חברתית, ולפיכך עשויות להיות יעילות בחקירת ההשפעה של הסחת דעת זמנית המשרה חרדה על זיכרון העבודה. באופן דומה, אצל משתתפים קליניים, כגון חולי הפרעת דחק פוסט-טראומטית, ניתן להגביר את הספציפיות של הסחת הדעת על ידי הצגת גירויים הקשורים לטראומה. לדוגמה, שימוש בתמונות הקשורות לקרב בקרב וותיקי מלחמה עם PTSD.

אם נעשה שימוש בגירויים פנים מעוררי חרדה כדי להגביר את ההשפעה, אנו ממליצים לבצע להם מורפינג כפי שניתן לראות כאן, במקום להציג את הפנים כתמונות סטטיות. באמצעות תוכנת הצגת הגירויים שבחרתם, הגדירו משימה זו כעיצוב תלוי-אירוע (event related design) עם שלושה פנים במשימת זיכרון העבודה, ולאחריהם מסיחי דעת חדשים. יש להנחות את המשתתפים לשמור על מיקוד ב-meran תוך כדי עיבוד מסיחי הדעת, ולהגיב במהירות ובדיוק לגבי הפרובים (probes) של פנים בודדים על ידי לחיצה על כפתור תגובה, כאשר כפתור אחד מציין פנים ישנים או כאלו שנזכרו, והשני מציין פנים חדשים. בנוסף, ניתן להטמיע מניפולציות המגבירות את הרגישות של משימת זיכרון העבודה בזיהוי הבדלים התנהגותיים, כגון הערכת רמת הביטחון של המשתתף בתגובותיו.

שימו לב כי לצורכי הדגמה, דוגמה זו אינה כוללת את התזמון הממשי של המשימה. לבסוף, ניתן לשנות את רמת הקושי של משימת זיכרון העבודה על ידי מניפולציה של נוכחות הצבע ו/או תכונות פנים נוספות בפריטי הזיכרון, וכן על ידי שינוי מידת הדמיון בין הפנים בעת הגעת הנבדק. הקפידו לקבל הסכמה מדעת בכתב ולבצע סינון לבטיחות MRI.

בנוסף, יש להעריך את המצב הרגשי הנוכחי וכן תכונות אישיות כגון חרדה ותגובתיות רגשית. אני מבקש ממך להשלים מספר שאלונים המשקיפים את מצבך הרגשי הנוכחי. זה אמור לקחת כ-10 דקות לפני הסריקה.

דווחו למשתתף בפירוט על הליכי הסריקה ותנו הנחיות ספציפיות לגבי המטלה ההתנהגותית כדי למנוע אי-נוחות וליצור היכרות רבה יותר עם המטלה. כמו כן, העבירו למשתתף סימולציה מקוצרת של התרגול. כעת הכניסו את הנבדק לחדר הסריקה והנחו אותו או אותה לשכב על הגב על מיטת הסריקה.

ספקו הגנה לאוזניים וכן אוזניות בידוד לתקשורת במהלך הסריקה; מקמו ריפוד נוסף מסביב לראש כדי להבטיח נוחות במהלך הסריקה ולמזער תנועה. כמו כן, ניתן ללפף קלות את הצד שאינו דביק של רצועת דבק סביב מצחו של המשתתף. כדי למזער עוד יותר את תנועת הראש, מקמו את ידו הימנית של הנבדק בצורה נוחה על תיבת התגובה וודאו שכפתורי התגובה פועלים כראוי.

מקמו לחצן עצירה לשעת חירום בקרבת מקום, כדי שהנבדק יוכל להחביע צורך דחוף להפסיק את הסריקה, ולבסוף, ודאו שהנבדק יכול לראות בבירור את השלכת המסך עבור הצגת הגירויים לפני שליחתו לסורק. כעת, רכשו תמונה מבנית ברזולוציה גבוהה המשוקללת T1, כגון SPGR או MP rage. לאחר מכן, הגדירו את ההרצות הפונקציונליות כדי לאפשר כיסוי מלא של המוח.

במחקרים הראשוניים שלנו באמצעות סורק של ארבעה Tesla, רכשנו סדרות אקסיאליות של 30 פרוסות פונקציונליות עם גודל ווקסל של 4×4×4 מילימטר, תוך שימוש ברצף פולסים של ספירלה הפוכה (inverse spiral pulse sequence) עם הפרמטרים הבאים: TR של 2000 מילישניות, TE של 31 מילישניות, ושדה ראייה של 256×256 מילימטר. לאחרונה, התאמנו את הפרדיגמה גם עבור סורק של 1.5 Tesla תוך שימוש בפרמטרים הבאים: 28 פרוסות פונקציונליות עם גודל ווקסל של 4×4×4 מילימטר שנרכשו באופן אקסיאלי באמצעות רצף Echo Planar, תוך שימוש ב-TR של 2000 מילישניות, TE של 40 מילישניות ושדה ראייה של 256×256 מילימטר. הודע לנבדק שההדמיה הפונקציונלית עומדת להתחיל והזכר לו או לה את המטלות. כעת הפעל את הסורק באופן סינכרוני עם הפרדיגמה. עם סיום הסריקה, סייע לנבדק לצאת מהסורק ובצע הערכה התנהגותית כדי לקבוע את רגישות המשתתף למסיחים, על ידי דירוג העוצמה הרגשית של המסיחים והמידה שבה המסיחים נתפסים כסובייקטיביים. ניתן להשתמש בהבדלים אינדיבידואליים בדירוגים אלה כדי לחקור את השפעתם על המנגנונים העצביים המתווכים את ההשפעה השלילית של רגש על קוגניציה, או כדי לזהות אזורי מוח המעורבים בהתמודדות עם הסחה רגשית.

לבסוף, הקפידו להודות לנבדק על השתתפותו בניסוי. לאחר האיסוף, ניתן לנתח את הנתונים באמצעות כל חבילת תוכנה לעיבוד FMRI, כגון statistical parametric mapping, המוכרת בדרך כלל כ-SPM. המעבדה שלנו משתמשת בתוכנה זו בשילוב עם כלים פנימיים המבוססים על MATLAB.

עיבוד מקדים כולל שלבים טיפוסיים, הבטחת איכות, יישור תמונות, תיקון תנועה, רישום משותף (co-registration), נורמליזציה והחלקה מרחבית עם גרעין של שמונה מילימטרים. בעת שימוש ב-SPM, מיושם המודל הליניארי הכללי כדי להעריך את ההתאמה של הנתונים שהוקלטו מכל תנאי רלוונטי לפונקציית תגובה המודינמית שנקבעה מראש. לחלופין, ניתן לבצע ממוצע סלקטיבי של הנתונים מכל תנאי כדי לבחון את אות ה-FMR הגולמי הקשור לכל תנאי, ללא הנחות מוקדמות לגבי צורת פונקציית התגובה ההמודינמית.

ניתוחי ניגודים (Contrasts) של עניין חושפים אזורים עם שינויים בהשוואה למצב שלפני הגירוי, לקו הבסיס (baseline), והבדלים בין תנאי ניסוי אחד למשנהו. באמצעות פרוטוקול ניסיוני זה, אנו מציעים להשתמש בכלי ניתוח המאפשרים הערכה של שינויים באות ה-fMRI על בסיס נקודות זמן, הן ברמה האישית והן ברמת הקבוצה. הניתוח הסטטיסטי כולל השוואות של פעילות מוחית בהתאם לסוג המסיח. יתרה מכך, ניתן לבצע מתאמים בין נתוני הדמיית המוח למדדים סובייקטיביים או אובייקטיביים של נטייה להסחה ולציונים המשמשים כמדד לכך.

ניתן לבצע גם מדידות אישיות כדי לבחון כיצד פעילות מוחית משתנה יחד עם הבדלים אישיים במדידות אלו. כאן אנו מדגימים את הפרוצדורה הבסיסית לזיהוי קשרים בין מוח להתנהגות באמצעות מתאמים בין נבדקים בין פעילות מוחית לדירוגים סובייקטיביים של נטייה להסחת דעת. ראשית, מחשבים ציונים אישיים של נטייה להסחת דעת עבור כל נבדק.

שנית, המתאמים שלהם עם שינויים בפעילות המוח מחושבים באופן של ווקסל אחר ווקסל, או באמצעות אות fMRI שהופק מאזורי עניין (ROI) ספציפיים. שלישית, משרטטים גרפי פיזור (scattergrams) של מתאמים אלו. ניתוחים בכל המחקרים שלנו שהשתמשו בפרוטוקול זה כללו בדרך כלל הערכות של שינויים באות ה-fMRI שנצפו במהלך רווח ההשהיה שבו מוצגים הגורמים המסיחים, אך ניתן לבחון גם פעילות מסונכרנת בזמן (time locked) לאירועים אחרים, כגון הגורמים הבוחנים (probes). כאן אנו מדגימים את הממצאים העיקריים מהמחקר הראשוני שלנו, שבו נעשה שימוש בגורמים מסיחים רגשיים וניטרליים שנבחרו ממערכת התמונות הרגשיות הבינלאומית (International Affective Picture System).

הפאנל המרכזי מציג מפות אקטיבציה של הניגוד הישיר בין התנאים המסיחים ביותר לבין התנאים הפחות מסיחים, המושלכות על תמונת מוח ברזולוציה גבוהה המוצגת במבט צדי של ההמיספרה הימנית. המיקוד הוא בפעילות שנרשמה במהלך פרק הזמן של ההשהיה שבה הוצגו הגורמים המסיחים. פעילות במערכת העצבית הביצועית הגבית (dorsal executive neural system) מוצגת בכחול, ופעילות במערכת הרגשית הבטנית (ventral effective system) מוצגת באדום.

הפסים האופקיים הצבעוניים בתחתית תמונת המוח מצביעים על המדרג של ערכי T של מפות ההפעלה. הפאנלים הצדדיים ממחישים את מהלכי הזמן של שינויים בפעילות המוח במהלך משימת זיכרון עבודה עם הסחה, כאשר הפאנלים העליונים מראים פעילות באזורי בקרה דורסליים כגון הקורטקס הפרה-פרונטלי הדורסו-לטרלי והקורטקס הפריאטלי לטרלי, והפאנלים התחתונים מראים פעילות באזורים של המערכת הרגשית הוונטרלית כגון הקורטקס הפרה-פרונטלי הוונטרו-לטרלי או אזורים הרגישים למודולציה רגשית כגון הפסיזום (fusiform gyrus). מהלכי הזמן בכחול מייצגים את המסיח חסר המשמעות והמבולבל, מהלכי הזמן באדום מצביעים על המסיח הרגשי, ומהלכי הזמן בצהוב מייצגים את המסיח הניטרלי בנוכחות הסחה חסרת משמעות.

פעילות מתמשכת התרחשה באזורים של המערכת הבקרה הגבית (dorsal executive system). נוכחות של הסחת דעת רגשית הגבירה את הפעילות באזורים של מערכת הרגש הבטנית (vental affect system), בעוד שהיא הפחיתה את הפעילות במערכת הגבית ופגעה בביצועי זיכרון העבודה במקביל להשפעה ההתנהגותית; נוכחות של מסיחים ניטרליים הניבה רמת פעילות ביניים בשתי המערכות. הדיסוציאציה הגבית-בטנית הזו שוחזרה באופן שיטתי והוכחה כספציפית להסחת דעת רגשית.

פרדיגמה ניסויית זו מאפשרת גם זיהוי של אזורי מוח המעורבים בהתמודדות עם הסחת דעת רגשית. לדוגמה, ניתוחי מתאם בין פעילות באזורי מוח הרגישים לנוכחות של הסחת דעת רגשית זיהו אזורים בקליפת המוח הפרה-פרונטלית הלטרלית הוונטרלית (ventral lateral prefrontal cortex) שפעילותם נמצאה במתאם שלילי עם מדדים של נטייה להסחת דעת רגשית עבור מסיחים רגשיים, אך לא עבור מסיחים ניטרליים. באופן ספציפי, משתתפים שהראו פעילות רבה יותר באזור זה תפסו ודירגו מסיחים רגשיים כפחות מסיחים.

ממצאים אלו מספקים ראיות לתפקידה של אזור זה בהתמודדות עם רגשות מסיחים. לאחר פיתוחו של פרדיגמה זו, היא סללה את הדרך עבור חוקרים בתחום האינטראקציות בין רגש לקוגניציה לחקור את המתאמים העצביים הן של התגובה והן של ההתמודדות עם הסחה רגשית, הן באוכלוסיות בריאות והן באוכלוסיות קליניות. לאחר צפייה בסרטון זה, צריכה להיות לכם הבנה טובה לגבי אופן השימוש בפרוטוקול זה כדי לחקור את המתאמים העצביים של הפרעה קוגניטיבית על ידי הסחה רגשית, וכיצד להתאימו לצרכים הניסיוניים שלכם.