感情の記憶増強効果の脳イメージング研究

サマリー

私たちは、感情の記憶増強効果の神経相関を調査する機能的磁気共鳴イメージングを使用するプロトコルを示す。このプロトコルは、脳活動の識別は特に、より一般的な知覚処理に反して、メモリ関連の処理、にリンクできるよう、そして健康と臨床集団で使用することができます。

要約

感情的なイベントは、より良い非感情的なイベントの^1,2よりも記憶される傾向にある。認知と情動神経科学の一つの目標は、メモリ上で感情のこの増強効果の基礎となる神経機構を理解することです。感情の記憶増強効果の調査で特に影響力のある実証されている方法は、いわゆる後続のメモリパラダイム（SMP）です。このメソッドは当初、非感情的な思い出³の神経相関を調査するために使用され、最近では我々と他の人にも感情的なメモリ^{（5-7 4}に概説）の研究に正常に適用されました。ここで、我々は、イベントに関連する機能的磁気共鳴画像（fMRI）と一緒にSMPを使用して、感情の記憶増強効果の神経相関の調査を可能にするプロトコルを記述する。 SMPの重要な特徴は、それが具体的知覚に関連するより一般的な活動からメモリに関連する脳活動の分離を可能にすることです。また、感情的な刺激の影響を調査するのコンテキスト内で、SMPは、アクティビティの一般的な/知覚とメモリ固有の処理の両方の感情的な変調を受けやすい脳領域の同定を可能にします。このプロトコルは、だけでなく、うつ病や心的外傷後ストレス障害（PTSDで苦しむ人々のような感情的なイベントを、覚えておくの感情の認知とバイアスの神経相関の変化があると臨床患者において、健常^8-15に使用することができます。 ^{）16、17。}

プロトコル

1。実験的なデザイン、方法論的問題、及び刺激

（SMPの設計を示す図については図1を参照）SMPは2つのタスク、エンコードタスクと検索タスクで構成されており、脳活動の記録は、エンコーディングタスク中、またはエンコードと検索の両方の作業中に発生する可能性があります。

図1。SMPの設計の概略図。その活性がエンコード中に、その後忘れられた項目のためのより続いて記憶のために大きいの脳領域（R> F）の符号化成功（ES）に関連付けられている。メモリ内のこの差は^（DM）3が検索（ヒット数>ミス）中に記録された脳活動の比較に基づいて測定されている場合同様に、それは検索成功（RS）に関連付けられている領域を識別します。

いくつかの重要な側面は、感情的な刺激でSMPを用いた研究で考慮する必要があります。

1. 彼らは感情的なメモリ^{10、26、27日}にこのように感情的な知覚に異なった効果を持つとこのような感情価と覚醒/強度、のような刺激の感情的性質、をコントロールすることが重要です。一般的に使用される感情的な刺激は、国際情動写真システム（個別行動計画^）23、英語の単語のためのアフェ規範^（ANEW）24からの単語からの写真です。 ^（25参照）刺激の感情的なプロパティを定義する個別行動計画の画像とANEW言葉は2つの主要な感情の次元（感情的な強さ- -快または不快感、そして覚醒の度合い、すなわち、 原子価 ）で制御されます。頻繁に感情研究で使用される刺激の別のカテゴリでは、感情表現と人間の顔、そのような私達フェイシャル影響を受けるプラットフォーム（の写真からのものになりますhttp://www.paulekman.com （）とNimStim http://www.macbrain.org/~~V ）を設定します。
2. その操作もメモリの性能に影響を与える、それ故にこのプロトコルの汎用性に貢献するかもしれない他の要因は次のとおりaをエンコーディングタスクの種類の変化は、B.、（すなわち偶発的^11、13、19または意図的な^8、20）が使用エンコーディングの刺激の感情的な内容（感情的な⁸と、すなわち^、11または主要な焦点^13、19などの非感情的側面 ​​）に関するフォーカス、およびc （すなわちリコール^8、11または認識^12、20）使用される検索タスクのタイプ。さらに、刺激の持続時間は、メモリのパフォーマンス^21を影響し、従ってそれは上記の要因に加え、同様に考慮する必要があります。
3. このように人間の存在感と感情とニュートラル画像の視覚的な複雑さ^は11、その他の可能な交絡変数は、また気をつける必要があります。
4. それは興味の条件のためのメモリの性能が両方の行動と脳イメージングデータの公正な統計的な比較を可能にする合理的な範囲内に収まることが重要です。例えば、私たちのキューさ、リコールの作業で、記憶や忘れられた試験の割合は約^50％8、11でした。二選択肢認識タスクでこの性能レベルに近いチャンスになるしかし、、より高い全体的なパフォーマンスのレベルが期待されている。このケースでは、記憶と忘れ去ら条件との間の公正な比較は、ランダムに忘れて試行回数を同一視することを覚えて試験の小さい数を選択することによって達成することができます。さらに、メモリ上に感情の増強効果は、また中立の項目よりも感情のための記憶試験の大部分に反映され、行動データに存在する必要があります。
5. また、これもパフォーマンスに^22を影響を与える可能性があると気分誘導が回避されることをお勧めします。これは、擬似ランダムと同じ価数のこれ以上の2から3以上の刺激が連続して^11を提示していることを保証するために感情的な刺激をすることによって行うことができます。

2。スキャンのために件名の準備

すべての被験者は、事前の倫理委員会によって承認された実験的なプロトコルを、実行するためにインフォームドコンセントを書かれています。

前にスキャン部屋に入る

1. 約45分前にスキャンするために、各被験者は、全体的な感情の状態および不安レベル^28、29を評価するアンケートを完了します。これらの初期評価は、研究に参加した結果として気分/不安の変化を画面にセッション後の評価と組み合わせて使用​​されています。
2. アンケート終了後、被験者は、スキャン手順が通知さと行動のタスクのための具体的な指示を与えられます。主題はまた、タスクに慣れるために、短い練習セッションを完了します。

Scanniの入力NGルーム

3. 被験者は、頭部のための追加のクッションと、スキャニングベッドに仰臥位になるように指示されており、耳の保護が与えられます。また、テープの長さの非粘着面は、動きを最小限にするために被験者の前頭部の周りに軽くラップされることがあります。
4. スキャンする前に、被験者の右手はレスポンスボックスに配置されていると応答ボックスがテストされます。データの収集を開始する前に、それはまた、被写体がはっきりと画面の投影を見ることができることを確保すべきである。 S /彼はスキャナを停止するあらゆる緊急の必要性を示すことができるように緊急停止ボタンは、近くの被写体のフリーハンドを配置されます。
5. 我々の研究では、刺激がCIGAL、社内データのプレゼンテーションソフトウェアプログラム³⁰が、他のソフトウェアを使用して発表されたE -プライム、SuperLab、プレゼンテーション、およびMATLABベースのPsychtoolbox含め、もご利用いただけます。
6. また、後者は臨床群¹⁷に削減する必要がある、可能であれば、当社の調査に基づいて、我々は、感情の刺激を含む、スキャンタスクの継続時間が1時間を超えるべきではない、と全体のスキャン時間が2時間を超えてはならないことをお勧めします。

3。データの記録と処理

スキャンパラメータ

Dolcosと同僚¹¹による最初の研究では、MRIデータは1.5テスラ、GEのスキャナーで採取された。 TE = 40msの; FOVフル脳報道は軸平面におけるAC - PCプレーン（TR = 3000msに平行に定義された、34の連続した​​グラディエントエコーechoplanar画像（EPIs）を経由して血中酸素濃度に敏感に依存（BOLD）コントラストを取得しました= 64 ²画像行列、FA = 90 °、スライス厚= 3.75 mm）である。ここで使用されるスキャンパラメータは、よく内側側頭葉（MTL）の構造でアクティベーションを識別するのに適しているが、より高い空間分解能に最適化された他のスキャンパラメータは^{、33から35を}使用することができます。

後のスキャンの手順

1. 被験者は、スキャンセッションの前に実行されない場合、性格特性（例えば神経症的傾向、感情的なarousability）の評価も収集することができる、状態の気分障害や不安のレベルを評価するアンケートを完了し。
2. 復旧活動は、スキャンセッション中に記録されていない場合、検索タスクは、スキャンセッションの後に実行するか、後ですることができます。すでにスキャナで実行されていない場合は、感情的な評価タスクは、刺激に対する被験者の感情的な反応を評価するために使用されることがあります。この方法では、感情的で中立的なカテゴリの分離は、参加者の格付けに基づいて行わはなく、規範的なスコアに基づいて行うことができます。しかし、このタスクは、検索タスクは、次を実行する必要があります。
3. メモリ上に感情の影響を最大にするために、〜20分の最小遅延は符号化と検索の^18日の間に発生する必要があります。メモリ上に感情の影響は長期的かつ感情的な記憶になることができるしかし、遅延は、数分から日、週、月に、はるかに長くすることができます中立回想^12、13に比べて残業持続する傾向があります。

メモリータスク

現在のプロトコルの主な焦点がキュー-リコールメモリテスト^11を使用^して調査からの知見に基づいている、した参加者は、各ピクチャのために言語的な合図を提供し、彼らが覚えている画像に関 ​​する詳細を書面で提供するために持っていた。しかし、他の検索タスクを使用することもできます。特に関連して、いわゆるRKパラダイム^月31日参加者は、彼らはアイテムを（遭遇したことのエンコーディング（レスポンスを覚えて）から、特定のコンテキストの詳細を思い出すか、単に慣れている印象を持っているかどうかに基づいて取得された各項目を分類したメモリの認識タスクは、 ）応答を知っている。 fMRIのと、感情的な刺激で使用され、このタスクは回想-対精通ベースの検索³²だけでなく、検索のこれら2つのタイプの感情の差の影響の同定、および関連神経相関¹²の神経相関の解離ではないだけが可能になります。

fMRIのデータ解析

統計的パラメトリックマッピング（SPM：（ http://www.fil.ion.uc.uk/spm/組み合わせで）社内のMatlabベースのツールは、データ分析のために使用されたとの前処理が一般的に含まれる：。品質保証を、画像アライメント、動きの補正、共同登録、正規化、および平滑化（8 mm ^3のカーネル）が、分析は興味の解剖学的に定義された領域（ROI）を含む場合は^、（11を参照）データを平滑化し、正規化されていない場合、空間的な特異性が得られる増加した。個人およびグループレベルの統計分析は、その後の私に基づいて符号化/検索脳活動の比較を伴うモリーのパフォーマンス。メモリ関連の活動に対する感情の調節効果は、中性刺激（図2参照）よりも感情的より大きなES / DMまたはRSの活性を示す領域で見ることができます。 MTLの活動をターゲットに捜査が刺激（感情的な対中立メモリ^、11）の感情的なコンテンツにリンクされている機能的解離、の識別を可能にする、メモリの種類は、（項目対ソースのメモリ^、19）研究され、または検索の種類タスク（回想-対熟知ベース^{、12、36）。}差動感情的な対中立メモリ^10、20に関与する前頭前野（PFC）、のMTL特に対象地域の外での脳領域の調査。

図2。エモーション変調の影響を受けやすいメモリ関連の脳活動の識別感情変調（EmoDm / RS> NeuDm / RS、すなわち、 感情 X メモリの相互作用を示す）に敏感なメモリに関連する脳活動の同定できることに加えて、この設計を、まただけでなく、メモリの全体的な効果[（;活動の知覚/一般的な処理[すなわち、 感情の主効果を示す（エモーションR +エモーションF）>（ニュートラルR +ニュートラルF）]を上に感情の影響を反映する脳領域の同定が可能に感情R +ニュートラルR）>（エモーションF +ニュートラルF）、すなわち、 メモリの主な効果を示す]。

4。代表的な結果：

情動記憶の研究におけるSMPの雇用は、感情の記憶増強効果の神経相関に光をあてることに成功証明されている。 変調仮説 ^37、38の強力なサポートを提供し、メモリの符号化の研究は、感情が記憶に関連する脳領域の活動で、扁桃体、感情処理に関わる脳の領域から調節の影響を介してメモリを拡張するという考えを支持する証拠を発見したような内側側頭葉（MTL 11、図3を参照）と前頭前皮質（PFC ^10）など。また、記憶の想起の研究では、変調の仮説も検索に適用される、そしてその様々なMTLの領域は、差動感情的な思い出¹²の回想-対精通ベースの検索に関与しているというさらなる証拠を提供しています。

図3。変調仮説の証拠が。変調の仮説をサポートする、感情の記憶増強効果が増加したES / DM活動（）および（B）扁桃体とMTLメモリシステム（C＆Dに示す）の間の相互作用に関連していた。棒グラフは、感情的で、中立的なES / DMのパーセントの信号の変化、などのピーク活性化のスライスから抽出し、半球の平均値を比較します。散布図は、ES /扁桃体と感情とニュートラルの画像の嗅内皮質のDM活動との間の共変動を示す。 ES / DM =エンコード成功/メモリによる違い。 Dolcosらから^。11は 、許可を得て。

ディスカッション

この実験的なプロトコルは、特に一般/知覚処理時の感情の変調の影響を受けやすい脳領域における活動からの感情によって変調を受けやすいメモリに関連する脳活動を分離することによって、感情の記憶増強効果の神経相関の調査が可能になります。この設計は、メモリ上に感情の影響の基礎となる神経機構の理解を推進してきました、そしてその多様性与えられたそれは、SMPは、イベントが経験される時に存在する様々な側面が、後で自分のをどのように影響するかを決定する上で極めて重要残ることが予想されるそのイベントと関連する感情のためにメモリを再収集し、再体験する能力。さらに、このプロトコルは、簡単に、通常、特定の臨床集団（例えば、うつ病やPTSDの患者^）16、17に見られる感情的な処理とメモリのバイアスに関連する神経相関を調査するために適応させることができます。情動記憶の影響を調査するためにSMPの実装を成功させるには適切に符号化および/または取得の作業中に、応答に影響を与える可能性のある操作を含め、上記の様々な要因を考慮に依存します。