Waiting
Elaborazione accesso...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

Изучение боли связанных Избегание Поведение с помощью роботизированной арм-достижения парадигмы

Published: October 3, 2020 doi: 10.3791/61717
Automatic Translation
1,2, 1, 1,3, 2, 1,2, 1,2
1Experimental Health Psychology, Maastricht University, 2Research Group Health Psychology, KU Leuven, 3Laboratory of Biological Psychology, KU Leuven

Summary

Избежание имеет центральное значение для хронической инвалидности боли, но адекватные парадигмы для изучения боли, связанные с избеганием отсутствуют. Таким образом, мы разработали парадигму, которая позволяет исследовать, как боль, связанные с поведением избежания узнал (приобретение), распространяется на другие стимулы (обобщение), могут быть смягчены (вымирание), и как она может впоследствии вновь возникнуть (спонтанное восстановление).

Abstract

Поведение избежания является ключевым фактором перехода от острой боли к хронической инвалидности боли. Тем не менее, не было экологически действительных парадигм экспериментального исследования боли, связанных с избеганием. Чтобы восполнить этот пробел, мы разработали парадигму (роботизированную парадигму, достигающая руки), чтобы исследовать механизмы, лежащие в основе развития поведения, связанного с болью. Существующие парадигмы избежания (в основном в контексте исследования тревоги) часто функционируют избегания в качестве экспериментатора-инструктированных, недорогие ответные меры, наложенные на стимулы, связанные с угрозой во время процедуры кондиционирования страха Павлова. В отличие от этого, нынешний метод обеспечивает повышенную экологическую обоснованность с точки зрения инструментального обучения (приобретения) избегания, а также путем добавления затрат на ответ на избегание. В парадигме участники выполняют движения, достигая руки, от отправной точки к цели с помощью роботизированной руки, и свободно выбирают между тремя различными траекториями движения, чтобы сделать это. Траектории движения различаются по вероятности того, что они будут в паре с болезненным электрическим током, и в необходимых усилий с точки зрения отклонения и сопротивления. В частности, болезненный стимул можно (частично) избежать за счет выполнения движений, требующих больших усилий. Поведение избежания функционирует как максимальное отклонение от кратчайшей траектории на каждом испытании. В дополнение к объяснению того, как новая парадигма может помочь понять приобретение избегания, мы описываем адаптации роботизированной руки достижения парадигмы для (1) изучение распространения избегания других стимулов (обобщение), (2) моделирование клинического лечения в лаборатории (вымирание избегания с помощью профилактики ответов), а также (3) моделирование рецидива, и возвращение избежания после вымирания (спонтанное восстановление). Учитывая повышенную экологическую обоснованность и многочисленные возможности для расширений и/или адаптации, роботизированная парадигма, достигающая руки, предлагает перспективный инструмент для облегчения исследования поведения избегания и дальнейшего понимания его основополагающих процессов.

Introduction

Избежание является адаптивной реакцией на боль сигнализации телесной угрозы. Тем не менее, когда боль становится хронической, боль и боль, связанные с избеганием теряют свою адаптивную цель. В соответствии с этим, страх избежать модели хроническойболи 1, 2,3,4,5,6,7,8 утверждает, что ошибочные интерпретации боли, как катастрофические, вызвать увеличение страха боли, которые мотивируют избегание поведения. Чрезмерное избегание может привести к развитию и поддержанию хронической болевой инвалидности, из-за физического неухотного и снижениявовлеченности в повседневную деятельность и устремления 1,2,3,4,5,9. Кроме того, учитывая, что отсутствие боли может быть неправильно, чтобы избежать, а не восстановления, самоокутверзняющий цикл боли, связанных страх и избегание может бытьустановлено 10.

Несмотря на недавний интерес в избежании в литературетревоги 11,12, исследования по избежанию в области боли все еще находится в зачаточном состоянии. Предыдущие исследования тревоги, руководствуясь влиятельной двухфюкторнойтеории 13, как правило, предполагается страх диск избегания. Соответственно, традиционные парадигмы избежания12 предполагают два экспериментальных этапа, каждый из которых соответствует одному фактору: первый для установления страха (Павловскаяфаза кондиционирования 14), а второй для изучения избегания (Инструментальная15 фаза). Во время дифференциального Павловского кондиционирования нейтральный стимул (условный стимул, CS- например, круг) в паре с внутренне аверсивным стимулом (безусловный стимул, США; например, электрическим током), который естественным образом производит некондиционированные реакции (США, например, страх). Второй стимул контроля никогда не в паре с США (CS-; например, треугольник). После спаривания CSs с США, CS' вызовет страх сам по себе (условные ответы, CRs) в отсутствие США. CS- приходит к безопасности сигнала и не вызовет CRs. Потом, во время инструментального кондиционирования, участники узнают что их собственные действия (ответы, R; например, button-press) ведут к некоторым последствиям (результатам; О, например, упущение шока)15,16. Если ответ предотвращает негативный исход, вероятность повторения этого ответа возрастает; это называется отрицательным подкреплением15. Таким образом, на Павловской фазе традиционных парадигм избежания участники впервые узнают ассоциацию CS-US. Впоследствии, в инструментальной фазе, экспериментатор-инструктируемый ответ избежания (R) введен, отменяя США, если выполняется во время презентации CS, создание R-O ассоциации. Таким образом, CS становится дискриминационным стимулом (SD), указывая подходящий момент для, и мотивации производительности, условный R15. Помимо некоторых экспериментов, показывающих инструментальныекондиционирования боли докладов 17 и связанных сболью мимики 18, исследования инструментальных механизмов обучения боли, в целом, ограничены.

Хотя парадигма стандартного избежания, описанная выше, прояснена многие процессы, лежащие в основе избегания, она такжеимеет несколько ограничений 5,19. Во-первых, это не позволяет изучить обучение, или приобретение, избегания себя, потому что экспериментатор инструктирует ответ избегания. Имея участников свободно выбирать между несколькими траекториями, и, следовательно, узнать, какие ответы являются болезненными / безопасными и какие траектории, чтобы избежать / не избежать, более точно модели реальной жизни, где избегание возникает как естественная реакция на боль9. Во-вторых, в традиционных парадигмах избежания ответ на избегание кнопки нажима происходит на любой основе. Тем не менее, в реальной жизни, избегание может стать чрезвычайно дорогостоящим для человека. Действительно, высокой стоимости избегания особенно нарушает ежедневное функционирование5. Например, избегание хронической боли может серьезно ограничить социальную и рабочую жизньлюдей 9. В-третьих, дихотомозные ответы, такие как нажатие/не нажатие кнопки, также не очень хорошо отражают реальную жизнь, где происходят различные степени избегания. В следующих разделах мы описываем, как роботизированная парадигма20 устраняет эти ограничения, и как основная парадигма может быть распространена на несколько новых исследовательских вопросов.

Приобретение расторжения договора
В парадигме участники используют роботизированную руку для выполнения движений, достигающих руки, от отправной точки к цели. Движения используются в качестве инструментальной реакции, потому что они очень напоминают болевые, вызывающие страх стимулы. Мяч практически представляет движения участников на экране (рисунок 1 ),что позволяет участникам следитьза своими движениями в режиме реального времени. Во время каждого испытания участники свободно выбирают между тремя траекториями движения, представленными на экране тремя арками (T1-T3), отличающимися друг от друга с точки зрения того, насколько они легки, и вероятностью того, что они в паре с болезненным электрическим стимулом (т.е. болевой стимул). Усилия манипулируются как отклонение от кратчайшей возможной траектории и повышенное сопротивление со стороны роботизированной руки. В частности, робот запрограммирован таким образом, что сопротивление увеличивается линейно с отклонением, а это означает, что чем больше участников отклоняются, тем больше силы они должны оказывать на робота. Кроме того, боль администрация запрограммирована таким образом, что кратчайший, простой траектории (T1) всегда в паре с болевой стимул (100% боли / без отклонения или сопротивления). Средняя траектория (T2) в паре с 50% вероятность получения болевой стимул, но больше усилий не требуется (умеренное отклонение и сопротивление). Самая длинная, самая усилийная траектория (T3) никогда не в паре с болевой стимул, но требует самых усилий для достижения цели (0% боли / наибольшее отклонение, сильнейшее сопротивление). Поведение избежания функционирует как максимальное отклонение от кратчайшей траектории (T1) за пробную версию, что является более непрерывной мерой избежания, чем, например, нажатие или не нажатие кнопки. Кроме того, ответ на отказ от уплаты налогов происходит за счет увеличения усилий. Более того, учитывая, что участники свободно выбирают между траекториями движения, и не получают прямого информации об экспериментальных R-O (траектория движения-боль) непредвиденных обстоятельствах, поведение избежания инструментально приобретается. Онлайн самостоятельно сообщили страх перед движением, связанных с болью и боль-ожидания были собраны в качестве мер обусловленного страха по отношению к различным траекториям движения. Боль-ожидаемость также индекс осведомленности на случай непредвиденных обстоятельств и оценки угрозы21. Такое сочетание переменных позволяет тщательно изучить взаимодействие между страхом, оценкой угроз и поведением избежания. Используя эту парадигму, мы последовательно демонстрировали экспериментальное приобретениеизбегания 20,22,23,24.

Обобщение избежания
Мы расширили парадигму расследования обобщения избежания23 - возможного механизма,ведущего к чрезмерному избежанию. Обобщения Павловского страха относится к распространению страха на стимулы или ситуации (обобщение стимулов, GSs), напоминающие оригинальные CS, со страхом снижается с уменьшением сходства с CS ( градиентобобщения) 25,26,27,28. Обобщение страха сводит к минимуму необходимость изучения отношений между стимулами заново, позволяя быстро обнаруживать новые угрозыв постоянно меняющихся средах 25,26,27,28. Тем не менее, чрезмерное обобщение приводит к страху безопасных стимулов (GSs похож на CS-), тем самымвызывая ненужные бедствия 28,29. В соответствии с этим, исследования с использованием Павловского обобщения страха последовательно показывают, что хронические боли пациенты чрезмерно обобщатьболи,связанные страх30,31,32,33,34, в то время как здоровый контроль показывают избирательное обобщение страха. Тем не менее, где чрезмерный страх вызывает дискомфорт, чрезмерное избегание может привести к функциональной инвалидности, из-за избежания безопасных движений и деятельности, иувеличение ежедневной активности разъединения 1,2,3,4,9. Несмотря на свою ключевую роль в хронической инвалидности боли, исследования по обобщению избежания является скудным. В парадигме, адаптированной для изучения обобщения избегания, участники сначала приобретают избегание, следуя описанной вышепроцедуре 20. В последующей фазе обобщения, три новые траектории движения вводятся в отсутствие болевой стимул. Эти траектории обобщения (G1-G3) лежат на том же континууме, что и траектории приобретения, напоминающие каждую из этих траекторий, соответственно. В частности, траектория обобщения G1 расположена между T1 и T2, G2 между T2 и T3, и G3 справа от T3. Таким образом, можно изучить обобщение избегания новых безопасных траекторий. В предыдущем исследовании, мы показали обобщение самореаций, но не избежать, возможно, предлагая различные основные процессы для боли, связанные со страхом и избежать обобщения23.

Исчезновение избегания с профилактикой ответных мер
Основным методом лечения высокого страха перед движением при хронической боли в опорно-двигательном заболеванииявляется экспозиция терапии 35– клинический аналогПавловского вымирания 36,т.е. уменьшение СР за счет повторного опыта работы с КСЗ в отсутствиеСША 36. Во время воздействия хронической боли, пациенты выполняют боялись деятельности или движений, с тем чтобы не подтвердить катастрофические убеждения и ожиданиявреда 34,37. Поскольку эти убеждения не обязательно касаются боли как таковой, а скорее лежащей в основе патологии, движения не всегда проводятся безболезненно вклинике 34. Согласно ингибирующей теорииобучения 38,39, обучение вымиранию не стирает первоначальную память страха (например, траектория движения-боль); скорее, он создает новую ингибирующую память вымирания (например, траектория движения-нет боли), которая конкурирует с первоначальной памятью страхадля поиска 40,41. Новая ингибирующая память более зависима от контекста,чем первоначальная память страха 40,считая потушенную память страха восприимчивой к повторному появлению(возврату страха) 40,41,42. Пациенты часто не позволяют выполнять даже тонкие поведения избегания во время лечения воздействия (вымирание с профилактикой реакции, RPE), чтобы установить подлинное вымирание страха, предотвращая неправильное отношениебезопасности, чтобы избежать 10,43.

Возвращение избегания
Рецидив с точки зрения возврата избегания по-прежнему распространен в клинических популяциях, даже после исчезновения страха43,44,45,46. Хотя было установлено, что несколько механизмов приводят к возвращению страха47, мало что известно о тех, которые связаны с избеганием22. В этой рукописи мы конкретно описываем спонтанное восстановление, т.е. возвращение страха и избегания из-запрохождения времени 40,47. Роботизированная парадигма достижения руки была реализована в 2-дневном протоколе для расследования возвращения избегания. В течение первого дня, участники впервые получают приобретение подготовки в парадигме, как описановыше 20. На последующем этапе RPE участники не могут выполнить ответ на избегание, т.е. они могут выполнять только связанную с болью траекторию (T1) в условиях вымирания. В течение дня 2, чтобы проверить на спонтанное восстановление, все траектории доступны снова, но при отсутствии болевые стимулы. Используя эту парадигму, мы показали, что на следующий день после успешного вымирания, избеганиевернулся 22.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Представленные здесь протоколы соответствуют требованиям комитета по социальной и социальной этике КУ Левена (регистрационный номер: S-56505) и Комитета по этике по психологии и неврологии Маастрихтского университета (регистрационные номера: 185_09_11_2017_S1 и 185_09_11_2017_S2_A1).

1. Подготовка лаборатории к тестовому сеансу

  1. Перед тестовой сессией: Отправьте участнику электронное письмо, информирующее его о доставке болеуяющих стимулов, общих контурах эксперимента и критериях исключения. Критерии исключения для здоровых участников включают: быть в возрасте до 18 лет; хроническая боль; анальфабетизм или диагностированная дислексия; беременность; левша; текущие/истории сердечно-сосудистых заболеваний, хронических или острых респираторных заболеваний (например, астмы, бронхита), неврологических заболеваний (например, эпилепсии) и/или психических расстройств (например, клиническая депрессия, паника/тревожное расстройство); неисправленные проблемы со слухом или зрением; боль в доминирующей руке, запястье, локте или плече, которые могут препятствовать выполнению задачи достижения; наличие имплантированных электронных медицинских приборов (например, кардиостимулятора); и наличие каких-либо других тяжелых заболеваний.
  2. В связи с мерами предосторожности COVID-19 попросите участника по прибытии в лабораторию помыть/дезинфицировать руки и сделать это самостоятельно. Носите одноразовую систему лица в течение всего сеанса теста и латексные перчатки всякий раз, когда требуется физический контакт с участником.
  3. Используйте две отдельные комнаты или секции для экспериментальной настройки: один для участника, а другой для экспериментатора.
  4. Используйте один компьютер с двумя отдельными экранами: один экран компьютера для экспериментатора и один больший экран телевизора для участника.
  5. Чтобы включить роботизированную руку (например, HapticMaster), нажмите переключатель питания в передней части робота (специфический для этого робота). Впоследствии включите аварийный выключатель, который впоследствии может быть использован для выключа робота в случае необходимости.
  6. Перекалибровать роботизированную руку перед каждым тестовым днем. Это делается через прямое приложение программирования интерфейс (API) связи с роботизированной рукой, и только должно быть сделано один раз, в начале дня тестирования.
    1. Чтобы установить соединение API, откройте интернет-браузер на компьютере и ввемите конкретный адрес API роботизированной руки.
    2. На веб-странице выберите состояние под HapticMASTER. Затем нажмите кнопку «Пуск» рядом с Init (для инициализации).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Это стандартная процедура калибровки для этого робота. Различные роботы могут потребовать различных процедур калибровки.
  7. Используйте стимулятор постоянного тока, который подключен к компьютеру (см. шаг 1.4). Во время эксперимента, болевой стимул поставляется через экспериментальный сценарий, который работает на компьютере. Эксперимент запрограммирован с использованием кросс-платформенной игровой движка (см. таблицу материалов).
    1. По соображениям безопасности отключите выход постоянного тока стимулятора, переключив оранжевый переключатель переключения в верхнем правом углу передней панели управления стимулятора.
    2. Используйте оранжевый переключатель переключения в середине передней панели управления, чтобы установить диапазон выхода до x 10 мА.
    3. Используйте черную роторную ручку в верхнем левом углу передней панели управления, чтобы установить продолжительность импульса до 2 мс (2000 мкс).
    4. Чтобы включить постоянный ток стимулятор, нажмите кнопку питания в нижнем левом углу передней панели управления.

2. Проверка критериев исключения и получение информированного согласия

  1. Распоитите участника примерно в 2,5 м от экрана телевизора (см. шаг 1.4), на удобном расстоянии (15 см) от ручки (сенсора) роботизированной руки, в кресле с подлокотником(рисунок 1).
  2. Скрининг участника на критерии исключения с помощью саморепортата (см. шаг 1.1 для критериев исключения).
  3. Сообщите участнику о доставке болеуять стимулов и общих планах эксперимента. Кроме того, сообщите ему о том, что он/она могут в любой момент отказаться от участия в эксперименте без каких-либо последствий. Получение письменного информированного согласия.
  4. Чтобы свести к минимуму физический контакт с участником, убедитесь, что раздел участника лаборатории включает в себя таблицу, на которой исключения и обоснованного согласия формы, а также таблетки для вопросников (см. шаг 6.2) помещаются до прибытия участника. Участник должен иметь доступ и подписать формы самостоятельно, используя эту таблицу.

3. Прикрепление электродов стимуляции

ПРИМЕЧАНИЕ: Болевой стимул 2 мс квадратной волны электрический стимул доставлены cutaneously через два электрода стимуляции бар из нержавеющей стали (электрод диаметром 8 мм, interelectrode расстояние 30 мм).

  1. Если участник носит длинные рукава, попросите его засучить рукав на правой руке не менее чем на 10 см выше локтя.
  2. Заполните центр электродов стимуляции проводящим электролитным гелем и подключите электродные кабели к аварийному выключателю, который подключен к постоянному току стимулятора в экспериментальном разделе лаборатории.
  3. Прикрепите электродели стимуляции над сухожилием трицепса правой руки участника с помощью ремешка. Убедитесь, что ремешок не слишком туго, ни слишком свободно. После того, как электроды были прикреплены, скажите участнику, чтобы расслабить его / ее руку.

4. Калибровка болевой стимул

  1. Объясните процедуру калибровки боли и соответствующую шкалу, представляя ее на экране телевизора (см. шаг 1.4).
    1. Уточните участнику, что он/она может выбрать стимул, который он/она получит во время эксперимента, но объясните, что для целостности данных его просят выбрать стимул, который он/она охарактеризовали бы как «значительно болезненный и требующий некоторых усилий, чтобы терпеть».
    2. Попросите участника оценить каждый стимул по численной шкале, представленной на экране телевизора, начиная от 0-10, где 0 помечен как "Я ничего не чувствую"; 1 как "Я чувствую что-то, но это не неприятно; это всего лишь сенсация" (т.е. порог обнаружения), 2 как "стимул еще не болезненный, но начинает быть неприятным"; 3, как "стимул начинает быть болезненным" (т.е. болевой порог); и 10, как "это худшая боль, которую я могу себе представить".
  2. Включите выход постоянного тока стимулятора путем переключения оранжевого переключателя переключателя (см. шаг 1.7.1).
  3. Во время процедуры калибровки боли, вручную увеличить интенсивность боли стимулы с помощью вращающейся ручки на передней панели управления постоянного тока стимулятора. Интенсивность боли стимул можно увидеть выше этой ручки.
    1. Начните с интенсивности 1 мА и постепенно увеличивайте интенсивность шаг за шагом, с увеличением на 1, 2, 3 и 4 мА приращения. Используйте следующий порядок презентаций стимулов в mA: 1, 2, 4, 6, 8, 11, 14, 17, 20, 24, 28, 32, 36, 40, 44, 48, 52 и т.д.
  4. Чтобы доставить болевые стимулы один стимул за один раз, вручную вызвать постоянный текущий стимулятор, нажав на оранжевую кнопку триггера на передней панели управления.
    1. Объявить каждый стимул для участника, прежде чем вызвать постоянный текущий стимулятор.
  5. Прекратите процедуру калибровки, как только участник достигнет уровня интенсивности боли, который он /она охарактеризовала бы как "значительно болезненный и требующий некоторых усилий, чтобы терпеть". В идеале, это должно соответствовать 7-8 по шкале оценки калибровки боли.
  6. Документ участника окончательной интенсивности боли в МА и его / ее оценка интенсивности боли (0-10) и поддерживать эту интенсивность на оставшуюся часть эксперимента.

5. Запуск экспериментальной задачи

  1. Устно сообщите участнику, что он/она получит инструкции по роботизированной парадигме руки достижения на экране телевизора перед ним, после чего он/ она сможет практиковать задачу под наблюдением экспериментатора.
  2. Предоставьте участнику стандартизированные письменные инструкции по задаче на экране.
  3. Практика: Через экспериментальный сценарий, на экране телевизора, присутствуют три арки (T1-T3), расположенные на полпути через плоскость движения. Самое простое движение руки (T1) в паре без отклонения или сопротивления, движение средней руки (T2) в паре с умеренным отклонением и сопротивлением, а самое дальнее движение руки (T3) в паре с самым большим отклонением и самым сильным сопротивлением.
    1. Поручите участнику использовать свою доминирующую руку для работы датчика роботизированной руки, представленной зеленым шаром на экране телевизора, и переместить мяч/сенсор от отправной точки в левом нижнем углу плоскости движения к цели в верхнем левом углу плоскости движения.
    2. Проинструктируйте участника о том, что он/она может свободно выбирать, какую из доступных траекторий движения выполнить на каждом испытании.
  4. Не ввешать болевой стимул (см. раздел 3: Примечание и шаг 5.7.6) во время фазы практики. Однако убедитесь, что связь между отклонением и сопротивлением (см. шаг 5.3) существует.
  5. Предоставьте участнику устную обратную связь во время выполнения этапа практики.
    1. Убедитесь, что участник не начинает двигаться до визуальных и слуховых "стартовых сигналов", и что он /она выпускает роботизированную руку сразу же, когда визуальные и слуховые "стоп-сигналы" представлены.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Два различных слуховых сигнала ("стартовый тон" и "тон скоринга") и два различных визуальных сигнала (цель и виртуальный "светофор", зелёный и красный соответственно; Рисунок 1) были использованы в качестве сигналов начала и остановки. Слуховые и визуальные стартовые сигналы представлены одновременно, как и слуховые и визуальные стоп-сигналы.
    2. Поручите участнику предоставить самооценку мер боли и страха перед болью, связанной с движением, по непрерывной рейтинговой шкале, путем прокрутки влево и вправо по шкале с помощью двух соответствующих педалей стопы на тройном переключателе ноги. Поручите ему/ей подтвердить свой ответ с помощью педали третьей ноги.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Настоящие вопросы саморепортаций о фиксированных, предопределенных испытаниях, для каждой траектории движения отдельно. Убедитесь, что с помощью экспериментального сценария роботизированная рука обездвижена и остается фиксированной в течение времени, когда участник отвечает на вопросы.
  6. В конце этапа практики ответьте на вопросы участника. Оставьте экспериментальную секцию/комнату и потускнеть свет. Участник начинает эксперимент сам/ сам, нажав на педаль ноги "Подтвердить" (см. шаг 5.5.2).
  7. Приобретение: Во время приобретения, подобно фазе практики, пусть участник выбирает траекторию движения (T1-T3) для выполнения на каждом испытании.
    1. Во время приобретения избегания, подвергать участника экспериментальной ответ-outcome (движение траектории боли) непредвиденных обстоятельств, а также избежать расходов, т.е. компромисс между болью и усилием, через экспериментальный сценарий.
    2. В частности, если участник выполняет самый простой траектории движения (T1), всегда присутствует болевой стимул (100% боль / нет отклонения или сопротивления).
    3. Если он/она выполняет траекторию среднего движения (T2), то представляет стимул боли с шансом 50%, но обеспечивает он/она приложить больше усилия (умеренное отклонение и сопротивление).
    4. Если участник выполняет дальнюю, наиболее усилий траектории движения (T3), не представляют болевой стимул на всех, но убедитесь, что он / она придется приложить больше усилий для достижения цели (0% боли / наибольшее отклонение, сильнейшее сопротивление).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Если это применимо к дизайну, группа Yoked может быть использована в качестве контроля. В yoked процедур, каждый участник управления в паре с участником экспериментальной группы, так что два получают те же графики подкрепления48. Таким образом, в нынешней парадигме каждый участник Группы йокеда получает болевые стимулы на тех же испытаниях, что и его коллега из Экспериментальной группы, независимо от траекторий, которые он/она выбирает. Никакого приобретения избегания поведения не ожидается в группе Yoked, учитывая отсутствие манипулируемых ответ-результат (движение траектории боли) непредвиденных обстоятельств.
    5. При необходимости сохраните данные от каждого участника Экспериментальной группы на компьютере (см. раздел 1.4) и используйте в качестве ссылки для расписания усиления каждого участника группы Yoked (контроль).
      1. При использовании процедуры Yoked (т.е. каждый участник управления в паре с участником экспериментальной группы, таким образом, что два получают те жеграфики подкрепления 48), выделить участников в группы, используя график рандомизации с правилом, что первый участник должен быть в экспериментальной группе. После этого участники назначаются в обе группы случайным образом, до тех пор, пока в каждой точке количество участников Экспериментальной группы превышает число участников группы Yoked.
    6. На испытаниях с болевой стимулом, представить болевой стимул, как только две трети движения было выполнено, т.е., как только участник переехал через арку траектории. Стимулятор постоянного тока автоматически срабатывает с помощью экспериментального скрипта.
    7. Об успешном завершении испытаний свидетельствует представление визуальных и слуховых стоп-сигналов. Впоследствии убедитесь, что с помощью экспериментального сценария роботизированная рука автоматически возвращается в исходное положение, где она остается фиксированной. После 3000 мс, представить визуальные и слуховые сигналы начала, и участник может начать следующее испытание.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Продолжительность испытаний отличается между испытаниями и участниками, из-за различий в скорости движения. Количество испытаний на экспериментальной стадии также может меняться между экспериментами. Мы рекомендуем как минимум 2 х 12 испытаний для успешного приобретения избегания. Включая описанные выше шаги, протокол приобретения длится около 45 минут.
  8. Обобщение: В протоколе обобщения тест на обобщение избежания после этапа приобретения (см. раздел 5.7).
    ПРИМЕЧАНИЕ: При тестировании на обобщение избегания, на экране траектории арки разделены во время приобретения, чтобы оставить место для обобщения траектории арки, которые расположены между арки траектории приобретения (см. Рисунок 1).
    1. На экране телевизора, представить три новых траектории движения вместо приобретения траектории T1-T3. Убедитесь, что эти «траектории обобщения» (G1-G3) расположены рядом с траекториями приобретения. В частности, G1 расположен между T1 и T2, G2 между T2 и T3, и G3 справа от T3 (см. Рисунок 1). Не соесовывяйте траектории обобщения с болевой стимулом.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Включая описанные выше шаги, с фазой обобщения 3 х 12 испытаний, протокол обобщения избежания длится примерно 1,5 ч. Для тестирования обобщенияизбегания требуется группа 48 Yoked (см. шаг 5.7.5). Тем не менее, различные элементы управления могут быть использованы в зависимости от конкретного исследовательского вопроса (ср. контекст модуляции избегания в рамках предметадизайн 24).
  9. Вымирание с профилактикой ответных мер (RPE): В протоколе RPE, после этапа приобретения (см. раздел 5.7), предоставьте участникам стандартизированные письменные инструкции о том, что на предстоящем этапе им разрешается выполнять только T1.
    1. Во время фазы RPE, с помощью экспериментального сценария, визуально (например, блокирование траектории арки с воротами) и / или хаптически (например, движение руки участника блока с тактильной стеной) блок T2 и T3, так что только T1 доступен. T1 не в паре с болевой стимулом на этом этапе. Включая описанные выше шаги, с фазой RPE 4 x 12 испытаний, эта сессия длится около 60 минут.
  10. Тест спонтанного восстановления: Для тестирования спонтанного восстановления избегания, управлять 2-дневный протокол с 24 ч ± 3 ч между сессиями. На 1 день ввимите протокол RPE (см. раздел 5.9).
    1. На 2-й день прикрепите электроды стимуляции (см. раздел 3). Предоставьте краткие инструкции по обновлению задачи на экране. Не включать какую-либо информацию о болевые стимулы.
    2. Представить три траектории приобретения (T1-T3, cf. фаза приобретения, см. раздел 5.7), в отсутствие болевой стимул. Включая пост-экспериментальный вопросник (см. раздел 6.2) и спонтанную фазу восстановления 4 х 12 испытаний, эта сессия длится около 45 минут.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Чтобы предотвратить восстановление страха (т.е. возвращение страха после неожиданных встреч сболевой стимул 42; см. обсуждение), не перекалибровать боли стимул на второй день.

6. Завершение эксперимента

  1. После того, как участник завершил эксперимент, отсоедините электроды стимуляции.
  2. Предоставьте участнику планшет, расположенный на столе в секции участника лаборатории (см. раздел 2.4), для ответа на вопросник выхода, спрашивая об интенсивности и неприятности болеуготовения и избежания расходов, а также осведомленности об экспериментальных ситуациях реагирования-результата (траектория движения-боль).
  3. Пока участник завершает анкеты психологических признаков, очищает электролитный гель от стимулирующих электродов.
  4. После того, как участник закончил заполнение анкет психологической черты, предоставить ему / ей с подведением итогов и возмещения.
  5. Тщательно очистите электроды стимуляции дезинфицирующим раствором, подходящим для очистки медицинских инструментов; удалить все гель внутри и вокруг электродов. Высушите электроды бумагой из мягких тканей. Очистите датчик роботизированной руки дезинфицирующими салфетками или спреем.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Приобретение поведения избежания демонстрируется участниками, избегая большего (показывая большие максимальные отклонения от кратчайшей траектории) в конце этапа приобретения, по сравнению с началом фазы приобретения(рисунок 2, указанный A)20, или по сравнению с контрольной группой Yoked(рисунок 3)23,48.

Приобретение страха и боли ожидания свидетельствует участников отчетности более низкий страх за T3 по сравнению с T1 и T2, и ожидая, что боль стимул меньше во время T3 по сравнению с T1 и T220. Дифференциальные самореа отчеты между T1 и T3 имеют основной интерес, потому что T2 неоднозначно. Недифференцированные самореа отчеты между T1 и T2 также были найдены, с обоими отличается от T323 (рисунок 4A, Рисунок 5A, Рисунок 6A, и рисунок 7A).

Приобретение является необходимым условием для обобщения. Об обобщении поведения избежания указывают участники Экспериментальной группы, избегая (отклоняя) больше, чем Группа48 в начале этапа обобщения. Учитывая, что обобщение проверяется при отсутствии болевые стимулы, поведение избегания может уменьшиться на протяжении всей фазы обобщения. Кроме того, можно ожидать общего снижения поведения избегания между окончанием фазы приобретения и началом фазы обобщения (обобщение decrement). Это результат введения новых траекторий движения, которые могут представлять собой контекст-переключатель49,50. В предыдущем исследовании мы не нашли обобщения избегания, возможно, из-за конкретных параметров парадигмы23.

Об обобщении страха и ожидаемой степени боли свидетельствует аналогичная картина фазы приобретения, т.е. участники Экспериментальной группы, сообщая о снижении страха перед G3 по сравнению с G1 и G2, и ожидают, что во время G3 по сравнению с G1 и G2, в начале фазы обобщения будет меньше болеугового стимула. Как и на этапе приобретения, дифференцированные самореабляции между G1 и G3 имеют основнойинтерес (рисунок 4B и рисунок 5B). Недифференцированные самореа отчеты между G1 и G2 были зарегистрированы до сих пор, при обоих отличается от G323. Кроме того, учитывая, что обобщение проверяется при отсутствии болевые стимулы, участники могут сообщать меньше страха и боли ожидаемой на протяжении всего этапа обобщения. Кроме того, можно ожидать общего снижения страха и боли в отношении новых траекторий обобщения по сравнению с траекториями приобретения (обобщение decrement). В предыдущем исследовании, мы обнаружили обобщение страха и боли ожидаемой продолжительности, несмотря на избегание не обобщения23.

Приобретение является необходимым условием для вымирания. Во время вымирания поведения избежания с профилактикой реакции участникам разрешается выполнять только ранее болезненную траекторию движения (T1), в то время как две другие траектории (T2 и T3) запрещены. Таким образом, учитывая, что участники имеют только возможность выполнения T1, и, таким образом, наблюдаемая структура данных не отражает их собственный выбор, т.е. подлинное вымирание поведения избежания, вымирание избегания не входит в анализы (Рисунок 2).

Исчезновение страха и боли-ожидания очевидно, когда участники сообщают о снижении страха за T1 и ожидать, что боль стимул меньше при выполнении T1, в конце фазы RPE, по сравнению с окончанием фазы приобретения. (Рисунок 6B и рисунок 7B).

Исчезновение саморепортаций является необходимым условием для спонтанного выздоровления. Спонтанное восстановление поведения избегания указывается участниками, избегая большего в начале теста спонтанного восстановления, по сравнению с окончанием фазы RPE(рисунок 2B).

Спонтанное восстановление страха и боли ожидания указывается участниками отчетности более высокий страх и боль-ожидаемая для T1, в начале теста спонтанного восстановления, по сравнению с концом фазы RPE(рисунок 6C и рисунок 7C).

Figure 1
Рисунок 1: Экспериментальная настройка и перспективы экспериментальной задачи. Участник сидит перед экраном телевизора, на расстоянии от датчика роботизированной руки. Электроды помещаются на трицепс сухожилия правой руки, где болевые стимулы поставляются (красный круг), и тройной переключатель ноги используется, чтобы дать страх связанных с движением боли и боли ожидания рейтинги. Фаза приобретения экспериментальной задачи показана на экране телевизора и увеличена в белом ящике. Мяч расположен в левом нижнем углу, а цель в верхнем левом углу (зеленая арка). T1-T3 расположены на полпути через плоскость движения, слева направо, соответственно. Пространства остаются между T1-T3 специально в протоколах обобщения избегания, чтобы оставить место для последующих арок траектории обобщения (G1-G3). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 2
Рисунок 2: Репрезентативные данные поведения избегания во время приобретения, вымирания с профилактикой реакции и испытанием спонтанных фазвосстановления 22. Среднее максимальное отклонение (в сантиметрах) от кратчайшей траектории к цели во время приобретения (AC-1-2), вымирание с профилактикой реакции (RPE1-4) и спонтанное восстановление (TEST1-2). Обратите внимание, что участникам разрешается выполнять только кратчайшую траекторию (T1) на этапе RPE. Бары ошибок представляют собой стандартную ошибку среднего (SEM). Данные по этому показательу от 30 участников (9 мужчин, 21 женщина; средний возраст 21,90)22. Эта цифра изменяется с разрешения ref.22. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 3
Рисунок 3: Репрезентативные данные поведения избежания на этапеприобретения 20. Относительные пропорции движений между Экспериментальной и Yoked48 групп, в экспериментальной плоскости движения. Верхние, желтые узоры представляют движения, преимущественно выполняемые Экспериментальной группой, а нижние синие узоры представляют движения, преимущественно выполняемые группой йокеда. "Направление от отправной точки к цели" указывает на кратчайшую возможную траекторию от отправной точки к цели. "Горизонтальное отклонение" указывает на отклонение от кратчайшей возможной траектории движения. Данные по этому показательу от 50 участников (36 мужчин, 14 женщин; средний возраст 24,92)20. Эта цифра перепечатывается с разрешения рефери20. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 4
Рисунок 4: Репрезентативные данные страха перед болью, связанной с движением, во время фаз приобретения и обобщения23. Средний страх перед болью, связанной с движением, по отношению к траекториямприобретения в экспериментальных и йокедских 48 группах во время блоков приобретения (AC-1-3) и блоков обобщения (GEN1-3). Обратите внимание, что на этапе приобретения для траекторий T1-T3 и на этапе обобщения для G1-G3 предоставляются самореаки. Бары ошибок представляют SEM. Данные на этом рисунке от 64 участников (32 в группе; Экспериментальная группа: 10 мужчин, 22 женщины, средний возраст 22,88 года; Группа Yoked: 12 мужчин, 20 женщин; средний возраст 23,44 евро23. Эта цифра изменяется с разрешения рефери23. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 5
Рисунок 5: Репрезентативные данные о боли-ожидаемой продолжительности во время приобретения и обобщенияфазы 23. Средняя болеухая продолжительность по отношению к траекториям приобретенияв экспериментальных и Yoked 48 групп во время приобретения блоков (AC-1-3), и обобщения блоков (GEN1-3). Обратите внимание, что на этапе приобретения для траекторий T1-T3 и на этапе обобщения для G1-G3 предоставляются самореаки. Бары ошибок представляют SEM. Данные на этом рисунке от 64 участников (32 в группе; Экспериментальная группа: 10 мужчин, 22 женщины, средний возраст 22,88 года; Группа Yoked: 12 мужчин, 20 женщин; средний возраст 23,44 евро23. Эта цифра изменяется с разрешения рефери23. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 6
Рисунок 6: Репрезентативные данные страха перед болью, связанной с движением во время приобретения, вымирания с профилактикой реакции и испытанием спонтанных фазвосстановления 22. Средний страх перед болью, связанной с движением, по отношению к различным траекториям (T1-T3) во время приобретения (AC-1-2), вымирание с профилактикой реакции (RPE1-4) и спонтанное восстановление (TEST1-2). Бары ошибок представляют SEM. Данные на этом рисунке от 30 участников (9 мужчин, 21 женщина; средний возраст 21,90)22. Эта цифра изменяется с разрешения ref.22. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 7
Рисунок 7: Репрезентативные данные о боли-ожидаемой во время приобретения, вымирание с профилактикой реакции, и испытание спонтанных фазвосстановления 22. Средняя болеухая продолжительность по отношению к различным траекториям (T1-T3) во время приобретения (AC-1-2), вымирание с профилактикой реакции (RPE1-4) и спонтанное восстановление (TEST1-2). Бары ошибок представляют SEM. Данные на этом рисунке от 30 участников (9 мужчин, 21 женщина; средний возраст 21,90)22. Эта цифра изменяется с разрешения ref.22. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Учитывая ключевую роль избежания хроническойболи инвалидности 1,2,3,4,5, и ограничения, с которымисталкиваются традиционные парадигмы избегания 19, существует необходимость в методах для расследования (боль связанных) избегания поведения. Представленная здесь парадигма достижения роботизированной руки устраняет ряд этих ограничений. Мы использовали парадигму в серии исследований, которые последовательно продемонстрировали приобретение избегания, и эти эффекты распространились на наши показатели саморепортаций боли и страха перед болью, связанной сдвижением 20,22,23,24. Тем не менее, мы также обнаружили, диссоциации междустрахом и избегания 23, которые могут быть подлинными и информативными, предполагая, что два не всегда разделяютодин-к-одномуотношения 5,12,43,44,45. Кроме того, парадигма предоставляет множество возможностей для изучения различных аспектов поведения избегания, таких какобобщение 23, вымираниес предотвращением ответов 22, и послевымирания возвращение избежания 22, как описано в текущей рукописи.

Нынешний метод предлагает много преимуществ по сравнению с традиционными парадигмами избежания. Во-первых, вместо того, чтобы выполнять экспериментатор-инструктируемый ответ на избегание, участники роботизированной парадигмы, достигающих руки, приобретают поведение избежания сами. Парадигма, таким образом, лучше моделирует реальные жизненные ситуации, где поведение избегания возникает естественным образом как ответ наболь 9. Понимание процессов, лежащих в основе того, как избегание приобретается, может дать представление о том, как избежать может впоследствии стать патологическим, и вдохновлять пути, в которых эти процессы могут быть непосредственно направлены вовремя лечения 51. Например, методологические модификации, такие как манипулирование экспериментальным вознаграждением для увеличения подхода и уменьшениятенденций избежания 52,53, может позволить более тщательное исследование поведенческих и когнитивных процессов, лежащих в основе приобретения неадаптивного избегания. В связи с этим, приобретение избегания продемонстрировали с роботизированной руки достижения парадигмы могут быть легко применены для расследования чрезмерного обобщения избегания безопасных стимулов23. Второе преимущество заключается в том, что непрерывный характер ответных мер на избегание в нынешней парадигме позволяет нам изучить, для кого избегание может стать чрезмерным, поскольку оно предоставляет более подробные данные, чем дихотомозная мера. Эта повышенная детализация данных позволяет повысить чувствительность для подбирания индивидуальных различий с помощью сравнения оценок отклонений между участниками. Такая непрерывная мера также является более экологически обоснованной, поскольку избегание в реальной жизни может происходить в той или иной степени. Например, избегание боли может варьироваться от тонких (например, постуральных изменений или измененного дыхания при выполнении движения) до полного избегания (например, прикования к постели). Кроме того, в дополнение к включению расходов на расторжение, текущий ответ избегания требует некоторых физических усилий, а это означает, что расходы увеличиваются со временем на протяжении всей задачи. Это точно моделирует реальную жизнь, где избегание может стать все более дорогостоящим для человека в течение периодавремени 9. Например, длительные или регулярные прогулы становятся дорогостоящими с финансовой точкизрения 54,55. И наконец, учитывая низкую стоимость, связанную с ранее использованным проинструктировательным ответом на кнопку нажатия, трудно определить, избегают ли участники традиционных парадигм избегания из-за подлинного страха или просто из-за автоматического выполнения инструкций по задачам. В отличие от этого, учитывая высокие усилия и неинструктивный характер ответа на избегание в нынешней парадигме, представляется вероятным, что любое поведение избежания наблюдается модели подлинного самостоятельного предотвращения.

В дополнение к устранению ограничений предыдущих методологий, роботизированная парадигма, достигающая руки, предоставляет множество возможностей для изучения дальнейших аспектов поведения избегания, о чем свидетельствует нынешняя рукопись протоколов обобщения избежания и RPE. Примечательно, что ранее мы наблюдали диссоциацию между самореализации и избегания, со страхом и болью ожидаемой обобщения новых траекторий движения, в то время как избегание нет. Есть несколько правдоподобных объяснений наблюдаемого несоответствия между страхом и избеганием23, которые мы в настоящее время расследуем. Тем не менее, это диссоциация также может быть подлинным и информативным выводом, который на самом деле добавляет к предыдущей литературе, предполагая, что страх и избеганиене всегда происходят синхронно 5,12,43,44,45, особенно когда ответ на избегание стоит56,57. Этот вывод подчеркивает важность экспериментального исследования поведения избегания себя, как различные процессы, скорее всего, способствуют различным аспектамстраха обучения 58,59, и эти процессы будет трудно раскрыть только путем измерения самореагенций и психофизиологических индексов страха. В дополнение к обобщению избегания новых движений, роботизированная рука достижения парадигмы также была применена для изучения обобщения избегания новыхконтекстах 24. До сих пор контекстное обобщение избегания было исследовано с использованием различных цветных экранов в качестве контекстуальныхсигналов 24. Тем не менее, виртуальная реальность (VR) может быть легко реализована с нынешней парадигмой для повышения экологической обоснованности экспериментальных контекстов. VR также может быть применен для изучения обобщения на основе категорий избегания, таких как обобщение избежания между различнымикатегориями действий 60,61. Дополнительные адаптации также могут быть реализованы в протоколе RPE. Помимо использования 2-дневного протокола для расследования спонтанноговосстановления 22, мы также исследовали ли боль, связанные с поведением избежания возвращается не с течением времени, но после неожиданных встреч с болевой стимул (восстановление)42 в 1-дневный протокол. Кроме того, для более тщательного изучения проприоцептивных основ поведения, связанного с болью, парадигма может быть изменена, чтобы включить меньше или в отсутствие визуальной информации. Это то, что мы в настоящее время расследуем в нашей лаборатории. Наконец, учитывая, что физически отход от аверсивного стимулапредставляет собой вид-специфический оборонительный ответ 62, не только страх и боль, этот тип эксплуатации избегания позволяет расследование многих различных видов избегания, а также. Например, парадигма потенциально может быть применена для изучения, не только избегая болезненных раздражителей, но и избегание других типов аверсивных стимулов, таких как те, вызывающие отвращение или смущение63,64.

Описанный протокол также может быть легко расширен, чтобы включить психофизиологические меры страха. Хотя это и не описано здесь, мы включили глаз мигать поражен ответы, а также электроэнцефалографии (ЭЭГ), в роботизированной руки достижения парадигмы. Глаз мигать startle мера предлагает страх конкретных мера рефлексивныхоборонительных ответов 65,66,которые могут обеспечить дополнительное понимание механизмов, лежащих в основе поведения избегания и его отношение к страху, в то время как реализация ЭЭГ в парадигме позволяет расследование конкретных нейронных коррелируетизбегания поведения 67. Кроме того, ответ на проведение кожи (SCR)68, а также онлайн-рейтинги саморепортацийрельефа-приятности 69,70 могут быть включены в качестве мер помощи71. SCRs ранее было установлено, коррелируютс облегчением 72-предлагаемый усиленныйизбегания 69,70 с учетом его присущей положительной валентности в ответ на упущение негативныхсобытий 73,74. Наконец, пульс (HR) и изменчивость сердечного ритма (HRV) легко реализуемые меры, которые были связаны с несколькими аверсивными эмоциями, связанными с избеганием, такими как страх, отвращение и смущение75.

Несмотря на свои сильные стороны, мы признаем, что роботизированная рука достижения парадигмы также имеет свои ограничения. Например, парадигма не легко передаваться в другие лаборатории, так как оборудование, используемое в парадигме (например, робот и постоянный текущий стимулятор), является дорогостоящим, что ограничивает широкое использование парадигмы и ее внедрение другими лабораториями. Однако, обратите внимание, что подобные роботы, которые являются относительно распространенными в реабилитационных клиниках, могут быть запрограммированы таким же образом, и более доступные постоянные стимуляторы текущего доступны также. Примечательно также, что в нынешнем методе дискриминационный стимул (SD)и инструментальный ответ взаимосвязаны. Это контрастирует с традиционными парадигмами избежания, когда страх впервые приобретается по отношению к CS во время Павловской фазы, и избегание рассматривается в последующей инструментальной фазе. Тем не менее, временная связь между страхом и избеганием не является строго однонаправленной51. Хотя нынешняя парадигма позволяет более тщательно изумлять временную динамику избежания возникновения в связи со страхом-появлением, меры, которые мы использовали до сих пор, не позволяют нам точно разъедать временную динамику страха и избегания. В настоящее время поведение избежания в парадигме может быть рассмотрено на пробной основе, в то время как рейтинги страха и ожидаемой продолжительности собираются только на дискретных, конкретных точках времени во время задачи, чтобы не мешать потоку задач. Однако, чтобы позволить точные сравнения между страхом и избеганием, будущее исследование может использовать более непрерывную меру страха, например, с помощьюнабора 76, одно сенсорЭЭГ 77, или страх-мощный startle, чтобы позволить подробное понимание страха-чрезвычайных к различным траекториям, в связи с избеганием. Наконец, только электрокожные стимулы до сих пор были использованы в роботизированной руки достижения парадигмы, как болевые стимулы, по причинам последовательности и сопоставимости с предыдущими исследованиямиболи,связанных страх78,79,80. Тем не менее, электрокожные стимулы не могут полностью имитировать более тонизирующую боль, испытываемую хроническими больными болью, учитывая, что они производят относительно фазический, необычный и неестественныйопыт боли 81. Другие обезболивающие методы, такие какишемическая стимуляция 82 и упражнения индуцированных (например, задержка начала мышечной болезненности, DOMS)83,84 боли были утверждали, что лучше экспериментальных аналогов мышечной боли, учитывая их естественную и эндогеннуюприроду 81. Эти методы индукции боли могут быть использованы в роботизированной парадигме достижения руки в будущем. Несмотря на эти ограничения, способность нынешней парадигмы последовательно демонстрировать приобретение страха и избегания с помощью таких переплетенных SDs и Rs сама по себе интересна и романна. Кроме того, мы считаем, что роботизированная рука достижения парадигмы может сама по себе дальнейшее обсуждение необходимости более экологически действительных парадигм избегания19. Кроме того, эта парадигма может проложить путь к разработке более парадигми методов избежания в целом, предоставив пример того, как можно решать проблемы на местах новаторским образом.

В заключение, роботизированная рука достижения парадигмы предлагает многообещающий путь к улучшению экологической обоснованности исследований в поведении избегания, а также к дальнейшему нашему пониманию основных процессов. Используя парадигму, мы уже получили интересные результаты, которые, возможно, не были обнаружены только путем оценки пассивных коррелятов страха, таких как устные сообщения и физиологическое возбуждение. Тем не менее, расширение этой парадигмы дало некоторые неубедительные результаты, которые требуют дальнейшего исследования и уточнения процедуры. Несмотря на это, роботизированная рука достижения парадигмы огромный скачок вперед в отношении экологической обоснованности в парадигмах, используемых для изучения поведения избегания.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторов нечего раскрывать.

Acknowledgments

Это исследование было поддержано грантом Види от Нидерландской организации научных исследований (NWO), Нидерландов (грант ID 452-17-002) и старшего научно-исследовательского стипендии Исследовательского фонда Фландрии (FWO-Vlaanderen), Бельгия (грант ID: 12E3717N) предоставлено Энн Meulders. Вклад Иоганна Влайена был поддержан долгосрочным структурным финансированием "Астенов" гранта "Метусалем" фламандского правительства Бельгии.

Авторы хотели бы поблагодарить Джакко Роннера и Ричарда Беннинга из Маастрихтского университета за программирование экспериментальных задач, а также проектирование и создание графики для описанных экспериментов.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
1 computer and computer screen Intel Corporation 64-bit Intel Core Running the experimental script
40 inch LCD screen Samsung Group Presenting the experimental script
Blender 2.79 Blender Foundation 3D graphics software for programming the graphics of the experiment
C# Programming language used to program the experimental task
Conductive gel Reckitt Benckiser K-Y Gel Facilitates conduction from the skin to the stimulation electrodes
Constant current stimulator Digitimer Ltd DS7A Generates electrical stimulation
HapticMaster Motekforce Link Robotic arm
Matlab MathWorks For writing scripts for participant randomization schedule, and for extracting maximum deviation from shortest trajectory per trial
Qualtrics Qualtrics Web survey tool for psychological questionnaires
Rstudio Rstudio Inc. Statistical analyses
Sekusept Plus Ecolab Disinfectant solution for cleaning medical instruments
Stimulation electrodes Digitimer Ltd Bar stimulating electrode Two reusable stainless steel disk electrodes; 8mm diameter with 30mm spacing
Tablet AsusTek Computer Inc. ASUS ZenPad 8.0 For providing responses to psychological trait questinnaires
Triple foot switch Scythe USB-3FS-2 For providing self-report measures on VAS scale
Unity 2017 Unity Technologies Cross-platform game engine for writing the experimental script including presentations of electrocutaneous stimuli

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Crombez, G., Eccleston, C., Van Damme, S., Vlaeyen, J. W., Karoly, P. Fear-avoidance model of chronic pain: the next generation. The Clinical Journal of Pain. 28 (6), 475-483 (2012).
  2. Leeuw, M., et al. The fear-avoidance model of musculoskeletal pain: current state of scientific evidence. Journal of Behavioral Medicine. 30 (1), 77-94 (2007).
  3. Vlaeyen, J., Linton, S. Fear-avoidance model of chronic musculoskeletal pain: 12 years on. Pain. 153 (6), 1144-1147 (2012).
  4. Vlaeyen, J., Linton, S. Fear-avoidance and its consequences in chronic musculoskeletal pain: a state of the art. Pain. 85 (3), 317-332 (2000).
  5. Meulders, A. From fear of movement-related pain and avoidance to chronic pain disability: a state-of-the-art review. Current Opinion in Behavioral Sciences. 26, 130-136 (2019).
  6. Kori, S. H., Miller, R. P., Todd, D. D. Kinesophobia: a new view of chronic pain behavior. Pain Management. (3), 35-43 (1990).
  7. Lethem, J., Slade, P. D., Troup, J. D., Bentley, G. Outline of a Fear-Avoidance Model of exaggerated pain perception-I. Behaviour Research and Therapy. 21 (4), 401-408 (1983).
  8. Waddell, G., Newton, M., Henderson, I., Somerville, D., Main, C. J. A Fear-Avoidance Beliefs Questionnaire (FABQ) and the role of fear-avoidance beliefs in chronic low back pain and disability. Pain. 52 (2), 157-168 (1993).
  9. Volders, S., Boddez, Y., De Peuter, S., Meulders, A., Vlaeyen, J. W. Avoidance behavior in chronic pain research: a cold case revisited. Behaviour Research and Therapy. 64, 31-37 (2015).
  10. Lovibond, P. F., Mitchell, C. J., Minard, E., Brady, A., Menzies, R. G. Safety behaviours preserve threat beliefs: Protection from extinction of human fear conditioning by an avoidance response. Behaviour Research and Therapy. 47 (8), 716-720 (2009).
  11. Hofmann, S. G., Hay, A. C. Rethinking avoidance: Toward a balanced approach to avoidance in treating anxiety disorders. Journal of Anxiety Disorders. 55, 14-21 (2018).
  12. Krypotos, A. M., Effting, M., Kindt, M., Beckers, T. Avoidance learning: a review of theoretical models and recent developments. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 9, 189 (2015).
  13. Mowrer, O. H. Two-factor learning theory: summary and comment. Psychological Review. 58 (5), 350-354 (1951).
  14. Pavlov, I. P. Conditioned reflexes: An investigation of the physiological activity of the cerebral cortex. , Oxford University Press. (1927).
  15. Skinner, B. F. Science and human behavior. , Macmillan. (1953).
  16. Thorndike, E. L. Animal intelligence: An experimental study of the associative processes in animals. The Psychological Review: Monograph Supplements. 2 (4), 109 (1898).
  17. Linton, S. J., Götestam, K. G. Controlling pain reports through operant conditioning: a laboratory demonstration. Perceptual and Motor Skills. 60 (2), 427-437 (1985).
  18. Gatzounis, R., Schrooten, M. G., Crombez, G., Vlaeyen, J. W. Operant learning theory in pain and chronic pain rehabilitation. Current Pain and Headache Reports. 16 (2), 117-126 (2012).
  19. Krypotos, A. M., Vervliet, B., Engelhard, I. M. The validity of human avoidance paradigms. Behaviour Research and Therapy. 111, 99-105 (2018).
  20. Meulders, A., Franssen, M., Fonteyne, R., Vlaeyen, J. Acquisition and extinction of operant pain-related avoidance behavior using a 3 degrees-of-freedom robotic arm. Pain. 157 (5), (2016).
  21. Boddez, Y., et al. Rating data are underrated: Validity of US expectancy in human fear conditioning. Journal of Behavior Therapy and Experimental Psychiatry. 44 (2), 201-206 (2013).
  22. Gatzounis, R., Meulders, A. Once an Avoider Always an Avoider? Return of Pain-Related Avoidance After Extinction With Response Prevention. The Journal of Pain. , (2020).
  23. Glogan, E., Gatzounis, R., Meulders, M., Meulders, A. Generalization of instrumentally acquired pain-related avoidance to novel but similar movements using a robotic arm-reaching paradigm. Behaviour Research and Therapy. 124, 103525 (2020).
  24. Meulders, A., Franssen, M., Claes, J. Avoiding Based on Shades of Gray: Generalization of Pain-Related Avoidance Behavior to Novel Contexts. The Journal of Pain. , (2020).
  25. Kalish, H. I. Learning: processes. Marx, M. , Macmillan. 207-297 (1969).
  26. Honig, W. K., Urcuioli, P. J. The legacy of Guttman and Kalish (1956): Twenty-five years of research on stimulus generalization. Journal of the Experimental Analysis of Behavior. 36 (3), 405-445 (1981).
  27. Ghirlanda, S., Enquist, M. A century of generalization. Animal Behaviour. 66 (1), 15-36 (2003).
  28. Dymond, S., Dunsmoor, J., Vervliet, B., Roche, B., Hermans, D. Fear generalization in humans: Systematic review and implications for anxiety disorder research. Behavior Therapy. 46 (5), 561-582 (2015).
  29. Lissek, S., Grillon, C. Overgeneralization of conditioned fear in the anxiety disorders. Zeitschrift für Psychologie/Journal of Psychology. 218 (2), 146-148 (2010).
  30. Meulders, A., et al. Contingency learning deficits and generalization in chronic unilateral hand pain patients. The Journal of Pain. 15 (10), 1046-1056 (2014).
  31. Meulders, A., Jans, A., Vlaeyen, J. Differences in pain-related fear acquisition and generalization: an experimental study comparing patients with fibromyalgia and healthy controls. Pain. 156 (1), 108-122 (2015).
  32. Meulders, A., Meulders, M., Stouten, I., De Bie, J., Vlaeyen, J. W. Extinction of fear generalization: A comparison between fibromyalgia patients and healthy control participants. The Journal of Pain. 18 (1), 79-95 (2017).
  33. Harvie, D. S., Moseley, G. L., Hillier, S. L., Meulders, A. Classical Conditioning Differences Associated With Chronic Pain: A Systematic Review. The Journal of Pain. 18 (8), 889-898 (2017).
  34. Meulders, A. Fear in the context of pain: Lessons learned from 100 years of fear conditioning research. Behaviour Research and Therapy. 131, 103635 (2020).
  35. Vlaeyen, J., Morley, S., Linton, S., Boersma, K., de Jong, J. Pain-Related Fear: Exposure Based Treatment for Chronic Pain. , IASP Press. (2012).
  36. Scheveneels, S., Boddez, Y., Vervliet, B., Hermans, D. The validity of laboratory-based treatment research: Bridging the gap between fear extinction and exposure treatment. Behaviour Research and Therapy. 86, 87-94 (2016).
  37. den Hollander, M., et al. Fear reduction in patients with chronic pain: a learning theory perspective. Expert Review of Neurotherapeutics. 10 (11), 1733-1745 (2010).
  38. Craske, M. G., et al. Optimizing inhibitory learning during exposure therapy. Behaviour Research Therapy. 46 (1), 5-27 (2008).
  39. Quirk, G. J., Mueller, D. Neural mechanisms of extinction learning and retrieval. Neuropsychopharmacology: An Official Publication of the American College of Neuropsychopharmacology. 33 (1), 56-72 (2008).
  40. Bouton, M. Context, ambiguity, and unlearning: sources of relapse after behavioral extinction. Biological Psychiatry. 52 (10), 976-986 (2002).
  41. Bouton, M. E., Winterbauer, N. E., Todd, T. P. Relapse processes after the extinction of instrumental learning: renewal, resurgence, and reacquisition. Behavioural processes. 90 (1), 130-141 (2012).
  42. Haaker, J., Golkar, A., Hermans, D., Lonsdorf, T. B. A review on human reinstatement studies: an overview and methodological challenges. Learning & Memory. 21 (9), 424-440 (2014).
  43. Mineka, S. The role of fear in theories of avoidance learning, flooding, and extinction. Psychological Bulletin. 86 (5), 985-1010 (1979).
  44. Bravo-Rivera, C., Roman-Ortiz, C., Montesinos-Cartagena, M., Quirk, G. J. Persistent active avoidance correlates with activity in prelimbic cortex and ventral striatum. Frontiers In Behavioral Neuroscience. 9, 184 (2015).
  45. Vervliet, B., Indekeu, E. Low-cost avoidance behaviors are resistant to fear extinction in humans. Frontiers In Behavioral Neuroscience. 9, 351 (2015).
  46. Solomon, R. L., Kamin, L. J., Wynne, L. C. Traumatic avoidance learning: the outcomes of several extinction procedures with dogs. The Journal of Abnormal and Social Psychology. 48 (2), 291-302 (1953).
  47. Bouton, M. E., Swartzentruber, D. Sources of relapse after extinction in Pavlovian and instrumental learning. Clinical Psychology Review. 11 (2), 123-140 (1991).
  48. Davis, J., Bitterman, M. E. Differential reinforcement of other behavior (DRO): a yoked-control comparison. Journal of the Experimental Analysis of Behavior. 15 (2), 237-241 (1971).
  49. Bouton, M. E., Todd, T. P. A fundamental role for context in instrumental learning and extinction. Behavioural Processes. 104, 13-19 (2014).
  50. Bouton, M. E., Todd, T. P., Leon, S. P. Contextual control of discriminated operant behavior. The Journal of Experimental Psychology: Animal Learning and Cognition. 40 (1), 92-105 (2014).
  51. Pittig, A., Wong, A. H. K., Glück, V. M., Boschet, J. M. Avoidance and its bi-directional relationship with conditioned fear: Mechanisms, moderators, and clinical implications. Behaviour Research and Therapy. 126, 103550 (2020).
  52. Pittig, A., Dehler, J. Same fear responses, less avoidance: Rewards competing with aversive outcomes do not buffer fear acquisition, but attenuate avoidance to accelerate subsequent fear extinction. Behaviour Research and Therapy. 112, 1-11 (2019).
  53. Van Damme, S., Van Ryckeghem, D. M., Wyffels, F., Van Hulle, L., Crombez, G. No pain no gain? Pursuing a competing goal inhibits avoidance behavior. Pain. 153 (4), 800-804 (2012).
  54. Langley, P., et al. The impact of pain on labor force participation, absenteeism and presenteeism in the European Union. Journal of Medical Economics. 13 (4), 662-672 (2010).
  55. Breivik, H., Collett, B., Ventafridda, V., Cohen, R., Gallacher, D. Survey of chronic pain in Europe: prevalence, impact on daily life, and treatment. European Journal of Pain. 10 (4), 287-333 (2006).
  56. Claes, N., Crombez, G., Vlaeyen, J. W. Pain-avoidance versus reward-seeking: an experimental investigation. Pain. 156 (8), 1449-1457 (2015).
  57. Claes, N., Karos, K., Meulders, A., Crombez, G., Vlaeyen, J. W. S. Competing goals attenuate avoidance behavior in the context of pain. The Journal of Pain. 15 (11), 1120-1129 (2014).
  58. Soeter, M., Kindt, M. Dissociating response systems: erasing fear from memory. Neurobiology of Learning and Memory. 94 (1), 30-41 (2010).
  59. LeDoux, J., Daw, N. D. Surviving threats: neural circuit and computational implications of a new taxonomy of defensive behaviour. Nature Reviews Neuroscience. 19 (5), 269-282 (2018).
  60. Glogan, E., van Vliet, C., Roelandt, R., Meulders, A. Generalization and extinction of concept-based pain-related fear. The Journal of Pain. 20 (3), 325-338 (2019).
  61. Meulders, A., Vandael, K., Vlaeyen, J. W. Generalization of Pain-Related Fear Based on Conceptual Knowledge. Behavior Therapy. 48 (3), 295-310 (2017).
  62. Bolles, R. C. Species-specific defense reactions and avoidance learning. Psychological Review. 77 (1), 32-48 (1970).
  63. Shook, N. J., Thomas, R., Ford, C. G. Testing the relation between disgust and general avoidance behavior. Personality and Individual Differences. 150, 109457 (2019).
  64. McCambridge, S. A., Consedine, N. S. For whom the bell tolls: Experimentally-manipulated disgust and embarrassment may cause anticipated sexual healthcare avoidance among some people. Emotion. 14 (2), 407-415 (2014).
  65. Lipp, O. V., Sheridan, J., Siddle, D. A. Human blink startle during aversive and nonaversive Pavlovian conditioning. The Journal of Experimental Psychology: Animal Learning and Cognition. 20 (4), 380-389 (1994).
  66. van Well, S., Visser, R. M., Scholte, H. S., Kindt, M. Neural substrates of individual differences in human fear learning: evidence from concurrent fMRI, fear-potentiated startle, and US-expectancy data. Cognitive, Affective, & Behavioral Neuroscience. 12 (3), 499-512 (2012).
  67. Davidson, R. J., Jackson, D. C., Larson, C. L. Handbook of psychophysiology, 2nd ed. , Cambridge University Press. 27-52 (2000).
  68. Benedek, M., Kaernbach, C. A continuous measure of phasic electrodermal activity. Journal of Neuroscience Methods. 190 (1), 80-91 (2010).
  69. Leknes, S., Lee, M., Berna, C., Andersson, J., Tracey, I. Relief as a reward: hedonic and neural responses to safety from pain. PloS One. 6 (4), 17870 (2011).
  70. Vervliet, B., Lange, I., Milad, M. R. Temporal dynamics of relief in avoidance conditioning and fear extinction: Experimental validation and clinical relevance. Behaviour Research and Therapy. 96, 66-78 (2017).
  71. Leknes, S., et al. The importance of context: When relative relief renders pain pleasant. PAIN. 154 (3), 402-410 (2013).
  72. Vervliet, B., Lange, I., Milad, M. R. Temporal dynamics of relief in avoidance conditioning and fear extinction: Experimental validation and clinical relevance. Behaviour Research and Therapy. 96, 66-78 (2017).
  73. Deutsch, R., Smith, K. J. M., Kordts-Freudinger, R., Reichardt, R. How absent negativity relates to affect and motivation: an integrative relief model. Frontiers in Psychology. 6 (152), (2015).
  74. Vlemincx, E., et al. Why do you sigh? Sigh rate during induced stress and relief. Psychophysiology. 46 (5), 1005-1013 (2009).
  75. Kreibig, S. D. Autonomic nervous system activity in emotion: A review. Biological Psychology. 84 (3), 394-421 (2010).
  76. Pappens, M., Smets, E., Vansteenwegen, D., Van Den Bergh, O., Van Diest, I. Learning to fear suffocation: a new paradigm for interoceptive fear conditioning. Psychophysiology. 49 (6), 821-828 (2012).
  77. de Man, J., Stassen, N. Analyzing fear using single sensor EEG device. International Conference on Intelligent Technologies for Interactive Entertainment. Poppe, R., Meyer, J. J., Veltkamp, R., Dastani, M. , Springer. 86-96 (2016).
  78. Meulders, A., Vandebroek, N., Vervliet, B., Vlaeyen, J. W. S. Generalization Gradients in Cued and Contextual Pain-Related Fear: An Experimental Study in Healthy Participants. Frontiers in Human Neuroscience. 7, 345 (2013).
  79. Meulders, A., Vansteenwegen, D., Vlaeyen, J. W. S. The acquisition of fear of movement-related pain and associative learning: a novel pain-relevant human fear conditioning paradigm. Pain. 152 (11), 2460-2469 (2011).
  80. Meulders, A., Vlaeyen, J. W. S. The acquisition and generalization of cued and contextual pain-related fear: an experimental study using a voluntary movement paradigm. Pain. 154 (2), 272-282 (2013).
  81. Moore, D. J., Keogh, E., Crombez, G., Eccleston, C. Methods for studying naturally occurring human pain and their analogues. Pain. 154 (2), 190-199 (2013).
  82. Lewis, T. Pain in muscular ischemia: its relation to anginal pain. Archives of Internal Medicine. 49 (5), 713-727 (1932).
  83. Niederstrasser, N. G., et al. Pain catastrophizing and fear of pain predict the experience of pain in body parts not targeted by a delayed-onset muscle soreness procedure. The Journal of Pain. 16 (11), 1065-1076 (2015).
  84. Niederstrasser, N. G., et al. An experimental approach to examining psychological contributions to multisite musculoskeletal pain. The Journal of Pain. 15 (11), 1156-1165 (2014).

Tags

Поведение Выпуск 164 хроническая боль страх приобретение обобщение вымирание с профилактикой ответов ассоциативное обучение инструментальное кондиционирование рецидив
Изучение боли связанных Избегание Поведение с помощью роботизированной арм-достижения парадигмы
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Glogan, E., Gatzounis, R., Vandael,… More

Glogan, E., Gatzounis, R., Vandael, K., Franssen, M., Vlaeyen, J. W. S., Meulders, A. Investigating Pain-Related Avoidance Behavior using a Robotic Arm-Reaching Paradigm. J. Vis. Exp. (164), e61717, doi:10.3791/61717 (2020).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter