Name: 전체 투입 3 차원 가상 현실에서 실시 인간 두려움 컨디셔닝 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2010-08-09T17:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 38 s
Description: 학습하세요 몰입형 가상현실(DIVE)을 활용한 인간 공포 조건화 실험 방법을. 피부 전도 반응 측정과 전기 자극을 통해 공포 획득, 소멸 및 맥락 기억을 연구합니다.

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우리는 설계도 도면을위한 3 - D 마야 에릭 몬슨의 세계를 Virtools을 만드는 그녀의 작업에 홀턴 톰슨 감사합니다. 연구 NCH로 박사 NIH F32 MH078471에 의해 부분적으로 후원하고, KSL에니다 RO1 DA027802했다. 다이빙은 NSF BCS - 0420632에 의해 투자되었다.

A.의 자극 및 작업 디자인 1. 일반적인 디자인. 우리는 이틀 동안 공포 수집 및 메모리 보존에 대한 콘텐츠 영향을 조사했다. 이 디자인은 설치류 연구 장기 기억 형성 3 두려움을 치료하고 다시 노출 경험에서 시간적 거리에서 배운있는 실제 우연의 신경 생물학 통합 프로세스에 대한 그 계정으로 평행이다. 동적 에어컨 자극 (CS) (움직이는 뱀과 거미)는 공작의 몰입형 가상 환경 (다이빙)으로 알려진 완전 몰입형 가상 환경에서 발생했고, 조건부 전기 손목 자극의 프레 젠 테이션와 결합했다. 차동 공포 컨디셔닝 절차는 공포의 부양 조치로 피부 전도 반응 (SCR)을 사용하여 고용했습니다. 여기 에어컨 두려움과 26 건강한 남성과 여성의 참가자, 듀크 대학교에서 18-30 세 연령층에서 가장 오래된 다이빙 이틀 동안 테스트되었습니다 후속 메모리 보존을 보여줍니다. 이 프로토콜은 듀크 대학의 IRB 기준에 따라 승인되었습니다. 2. 참가자는 다이빙에서 설정할 수 있습니다. 다이빙은 완전히 둘러싸인, 여섯 양면, 3m X 3m X 3m, 백업 예상 가상 현실 (VR) 환경입니다. 다이빙은 듀크 대학의 학제간 공학, 의학 및 응용 과학을위한 센터에서 특별히 지어진 30피트 큐브 (컨트롤 룸 (VisRoom), 그림 1)에 위치하고 있습니다. 위에 설명된대로 다이빙의 공포 컨디셔닝을 실시했다. 참가자는 머리가 3 - D 눈 안경을 추적 앞으로 직면하고있는 다이빙의 중앙에 앉아 있었다. 참가자는 가상 뱀과 거미가 발생 각 학습 단계에서 지정된 환경을 통해 고정 "가상 도보 이동됩니다. 이러한 체위 제약은, 높이 다양성에 대한 컨텍스트 사이 자극 노출 금액에 대한 제어 권한을 어지러움, 계정을 피하기 위해 만들어진 참가자, 그리고 시각적인 디스플레이가 현실 시나리오를 통해 참가자들의 움직임에 따라 업데이 트되었는지 확인합니다. 3. 차별 컨디셔닝 절차. 차별 절차는 공동 종료 전기 자극, 인수 단계에서 무조건 자극 (미국)에 의해 (40 % 보강 비율) 1 영상 CS의 프레 젠 테이션을 부분적으로 강화되는, 고용되었다. 참가자 2 조건 중 하나에 할당되었습니다 공포 수집 가상 뱀 또는 가상 거미 있습니다. 미국와 결합하여 강화 자극은이라고합니다 "CS + 동안 다른 시각적 자극"CS - "컨트롤로 명시적으로 unpaired 있습니다. CS + 및 CS가 - 있었다 무작위로 할당하고 그룹 전체 counterbalanced. 4. 시설 자극. 자극은 개별적으로 4 초의 기간 동안 다이빙의 전면 화면의 중앙과 중앙에 나타나는 역동 뱀과 거미했다. 이 청각 자극은 환경에서 소설 자극 (딸랑이 또는 도청 사운드, 각각)의 존재에 참가자를 경고하는 뱀 또는 거미의 모습을 신호와 함께 공동 발생했습니다. 뱀 광고 거미과 함께 가상 장면은 마야 애니메이션 소프트웨어를 사용하여 만들어 다이빙에서 볼 수있는 Virtools 소프트웨어 (Virtool SA, 행동 회사, 파리, 프랑스)에 수입되었다. 5. 무조건 자극. 전기 자극은 그룹의 비교를 용이하게하고 그룹 4, 5에 걸쳐 전반적인 각성 수준의 차이를 혼란함을 주죠 영향을 제거하기 위해서는 각 과목의 허용 수준에 따라 이전에 실험의 시작으로 조정되었습니다. 자극의 수준은 오름차순 계단 절차를 사용하여 "매우 성가신하지만 고통스러운하지 않는 자신의 인식로 각 참가자로 선정되었다. 전압은 참가자 표시 때까지 처음 30 V의 낮은 수준에서 설정되며 5 V의 단위로 증가 것을 자신의 허용 수준은 고통을 유도하지 않고 도달했다 자극 (200 밀리초 기간은 30-50 Hz에서에서 제공)가 양극 표면 자극 전극에 의해 참가자들의 지배적인 손목의 평균 신경을 통해 transcutaneously 실시되었다 (21mm 전극 간격 :. 그라스 - Telefactor 모델 FE 10S2, 웨스트 워릭, RI). 전극 리드는 고무 스트랩으로 안전하게되었으며 차폐 및 radiofrequency 필터를 통해 접지되었습니다 동축 케이블 연결을 통해 그라스 - Telefactor SD - 9 자극기에 첨부되었습니다. 살린 기반 겔 (시그마 젤 : 파커 연구소, 페어 필드, NJ)는 전해질 전도체 (그림 2 참조)로 사용되었다 참가자는 모든 펄스가 같은 농도에서 전달 될 것을 들었다.. 6. 교육 단계. 실험은 24 시간 지연을 가진 두 개의 세션에서 실시되었다 여기에서 설명한. 전나무 동안t 세션은 초기 요법 이니, 기간은 3 - D 완전 침수에 회색 배경에 많이 있지만 보강이나 훈련 또는 테스트가 발생한 가상 세계 않고 제시 각 CS 유형 4 재판 구성되어. 이 단계는 다이빙과 시설 자극에 반응을 orienting의 감소에있는 실험 환경에 acclimation 허용. 즉시 요법 이니 단계 이후 두려움 수집 단계 16로 구성되어 CS는 -이다 16 CS + 실험의 혼자 5 수여 강화하는 각 CS 종류의 시련을 intermixed. 약 24 시간 후에, 메모리 보존과 멸종 훈련 테스트가 발생했습니다. 이 단계도 동일 또는 두려움 수집 컨텍스트 (참가자에 걸쳐 counterbalanced)에서 달랐다 가상 맥락에서, 미국 내 각 CS 유형 16 재판 구성되어. 하나의 컨텍스트는 실내 환경 (가구 아파트, 컨텍스트의 내부)와 다른 컨텍스트는 야외 환경 (인근 장면, 컨텍스트 B)였습니다. 과목은 임의로 일 1과 2에 대한 상황에 맞는 프레 젠 테이션의 순서를 결정 실험 그룹에 할당되었습니다. 그들은 중 동일한 컨텍스트 조건 (AA 또는 BB) 또는 컨텍스트 시프트 상태 (AB 또는 BA)를 배정했다. 경로의 길이와 코스는 같은 개체 / 여러 가지 환경 내의 자극의 수와 배치했던, 가상 세계 사이의 일관성과 일치했다. 7. 실험 매개 변수입니다. 상호 재판 간격은 14 ± 2 초되었다. CSS의 순서는 동일 CS의 더 이상 2보다 시련이 (상태 불안과인지 기대의 혼란함을 주죠 inductions을 피하기 위해) 연속적으로 발생되는 제약 조건에 따라 pseudorandom였다. CS +의 부분 보강 (40 %)은 일반적으로 백퍼센트 CS + 보강 6,7 다음과 같은 인간의 참가자에서 발생 빠른 멸종을 지연하는 데 사용되었다. 또한, 부분 보강 aversive 이벤트가 항상 우려 자극 다음과 발생하지 않는 범위 내에서보다 현실적인 조절 비상을 제공합니다. 8. 작업 지침. 이전 각 실험 단계로, 참가자는 다음과 설계 기능에 대한 정보를했다 : 그들은 가상 환경에서 애니메이션 뱀과 거미가 발생할 것입니다, 그들은 정해진 경로를 따라 가상 도보 거리에있는 환경을 거치게 될, 그리고 그들은 전기 자극을받을 수 있습니다 연구를 통해 언제든지 사전에 조절로 설정 수준에서 손목. 그들은 직접 앞으로 얼굴과 전면 화면의 중앙에 표시 뱀과 거미 이미지를 참석 지시하고, 그들이 세상이나 전기 자극의 발생을 통해 자신의 운동에 관여하지 않았다고 상기했다. 그들은 또한 그들이 그들에게 페널티없이 언제든지 연구를 종료 수 있다고 통보했다. B. Psychophysiological 측정 1. 데이터 수집. SCR은 같은 이전 4 6 설명, 공포의 부양 조치로서 사용되었다. SCR은 psychophysiological 모니터링 시스템 (BIOPAC 시스템, 산타 바바라, CA)를 통해 기록했다. SCR은 비 지배 손에 1, 2 자리의 중간 지골에 벨크로 스트랩으로 연결된 실버 - 실버 염화물 전극 디스크에서 감시했다. 생리 기반 젤 (시그마 겔)은 전도성 전해질로 사용되었다. 주제는 여전히 SCR 기록 전극의 이동 아티팩트를 방지하기 위해 손을 유지하는 지시했다. 리드는 컨트롤 룸에서 다이빙 밖에있는 BIOPAC 생리 녹화 시스템을 도달했습니다. BIOPAC 시스템은 Virtools 소프트웨어를 실행하는 자극 프레 젠 테이션 컴퓨터와 동기화합니다. 그림 1은 컨텍스트 A.에 포장되어 다이빙에 참가, 제어 컴퓨터 (Virtools 및 스크립트 생성)의 설정 기술은, BIOPAC (SCR), 그리고 전기 자극기는 그림 2에서 그림된다 보여줍니다. 피부 전도성은 200 Hz에서에서 샘플 증폭하고, AcqKnowledge 소프트웨어 (BIOPAC 시스템, 산타 바바라, CA)를 사용하여 오프라인 분석을 위해 저장되었습니다. Virtools 소프트웨어는 자극 프레 젠 테이션을 제어하고 내쇼날 인스 트루먼 트의 DIO - 24 데이터 수집 카드 (오스틴, TX)를 통해 충격 발생기를 트리거합니다. 기록된 파형은 저역을 블랙먼 창 (컷오프 주파수 = 31 Hz에서)을 사용하여 필터링, 3 연속 데이터 포인트 이상 smoothed 있습니다. 피부 전도성 응답 amplitudes는 각각 4-6, 시설과 무조건 공포의 부양 조치를 도출하기 위해 사전에 자극 기준 각 CS과 미국 상대의 발병에 8 시간 잠겨 있었다. 데이터 분석에 포함 들어, 다음과 같은 기준이 설립되었습니다 대기 시간 = 1 - 4 S, 기간 = 0.5-5 S, 및 최소 진폭 = 0.02 마이크로 지멘스 (μS). 이러한 기준을 준수하지 않는 응답은 0으로 점수입니다. 2. 분석가SCR입니다. SCR 데이터가 일반적으로 제로 향해 괴상한이기 때문에 데이터가 평방 루트가 정규 분포를 달성하기 위해 통계 분석을하기 전에 변환되었습니다. 각 CS 유형 (가상 뱀 또는 거미)에서 데이터는 학습이 일반적으로 각 학습 단계 내에서 시간에 걸쳐 다양 같은 '초기'와 각 단계의 '늦은'시범 블록으로 붕괴되었다. 분산 (ANOVA)의 반복 측정 분석은 (늦은 수집 (CS + CS -) 일찍 또는 늦게 소멸 (CS + CS 과목 변수 내에 위상 및 CS 유형을 학습의 함수로 에어컨 피부 전도성 응답 그룹 차이를 계산하는 데 사용되었다 -)과 사이 과목 변수 데이터가 개별 유사 계정으로 손목 자극 (모든 재판)에 각 참가자들의 자신의 최대 미국 반응하여 각 시험에 갖추어진 응답 값을 나누어 정규화 것처럼 컨텍스트 지정 (동일 또는 Shift). 응답에서 배제하지 않는 조치 (거의 SCRs을 보여 개인). 그림 3 차동 SCR 점수의 데이터 시각화에 대한이 CS -에서 CS 분들 + 걸쳐 시범 블록에 대한 답변을 빼서하여 학습의 인덱스로 계산했다. 제로 이상 차이 점수는 공포 반응의 학습 반영 반면, 본 법안에 따르면, 제로의 차이 점수, 더 학습을 반영하지 않습니다. 그림 3과 같이 그러나, 통계적으로 학생의 T - 테스트하기 위해 SCR 값을 계산했다 콘텐츠 공포의 유지를 결정하는 CS + 및 CS -에서 컨텍스트 조작 (사이 그룹 분석과 같은 컨텍스트 대 컨텍스트 시프트)의 함수로 일 2 조기 소멸. C. 하드웨어 시스템 설명 듀크 대학 다이브 시스템은 예상 가상 현실 "동굴"디자인 9 기반으로합니다. 다이빙 시스템은 모두 6 "벽"(4 벽, 천장과 바닥)가 후면 프로젝션하여 stereographic 컴퓨터 이미지를 보여줄 3 MX 3 MX 3m 룸입니다. 각 벽면은 DLP 프로젝터가 (크리스티 디지털 미라지 S 2 K, 1056x1056에서 작동 @ 110 Hz에서 10) 차례로 전용 렌더링 컴퓨터 (엔비디아 쿼드로 3000FX - G 그래픽 카드가 설치된 Windows XP 듀얼 코어 2.0 GHz의)에 의해 제어됩니다. 하나의 벽이로와 잠수 밖으로 액세스를 허용 열 슬라이드. 6 렌더링 컴퓨터는 (Intersense는 IS - 900 11) 추적 시스템 통신 마스터 컴퓨터에 의해 제어 사운드 시스템을 제어하고 전기 충격 시스템에 병렬 포트를 통해 펄스를 전송하고 있습니다. 추적 시스템은 참가자의 머리와 손 위치에 대한 3D 위치와 방향 정보를 제공합니다. 액티브 stereographic 비전은 액정 셔터 안경 (CrystalEyes 3 12)를 통해 제공됩니다. 일곱 컴퓨터 (6 렌더링 컴퓨터와 마스터 컴퓨터)는 NVIDIA 그래픽 카드의 genlock (G - 동기화) 기능을 통해 이미지 프레임 경계에 동기화됩니다. D. 소프트웨어 설명 이 실험에 대한 두려움 컨디셔닝 및 유지 테스트 컨텍스트 참가자는 가이드 투어를 촬영하는을 통해 두 개의 서로 다른 가상 세계로 구성되어 있습니다. 가상 세계는 마야 13 3D 모델링 패키지를 사용하여 모델링되었다. 네비게이션은 모든 가상 세계에서 동일한 고정 경로로 제한됩니다. 이 경로를 따라 운동은 Virtools 14 소프트웨어 시스템을 통해 제어됩니다. Virtools는 데스크톱이나 웹 기반 경험을 주로 설계된 게임 엔진입니다. Virtools의 VRPack 확장을 통해 가상 세계는 다이빙에서 예상하고 있습니다. Virtools는 가상 현실 주변 장치 네트워크를 통해 추적 시스템 (VRPN 15), 오픈 소스 라이브러리와 통신합니다. VRPN는 참가자의 머리와 손 위치와 방향뿐만 아니라 버튼을 눌러 정보를 등록합니다. Virtools는 참가자에 대한 올바른 관점에서 3D 장면을 렌더링하기 위해 머리 추적 정보를 사용합니다. <img src="/files/ftp_upload/1993/1993fig1.jpg" alt="그림 1" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="그림 1"> 그림 1. 컨트롤 룸 (VisRoom)과 가상 장면을 보는 인간 참가자와 함께 다이빙 큐브의 개략도. <img src="/files/ftp_upload/1993/1993fig2.jpg" alt="그림 2" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="그림 2"> 그림 2. 자극에 토닉 및 phasic 답변을 측정하는 왼쪽에있는 피부 전도성 전극을 가진 참가자의 다이어그램. 전기 자극기의 전극 바로 손목에 있습니다. BIOPAC는 노트북 컴퓨터에 소프트웨어를 인정 통해 생리 데이터를 수집합니다. 코드는 Virtools 소프트웨어는 다이빙에서 예상 가상 현실 스크립트를 생성 데스크톱 컴퓨터에서 OSC를 통해 발송됩니다. <img src="/files/ftp_upload/1993/1993fig3.jpg" alt="그림 3" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="그림 3"> 그림 3. 다이빙과 연구소의 두려움 수집 및 멸종의 비교. 차동 피부 전도성 응답 (SCR) + / - SEM 노동의 시설과 24 시간 이상 retested 참가자에atory 또는 가상 현실 (다이빙). 그래픽은 다이빙 및 실험실 연구에서 참여자의 동등한 공포 취득 및 멸종을 보여줍니다. 다이빙의 수율에 주 2 동일한 컨텍스트 (n은 = 12) 테스트, 우리의 다이빙 참가자에 있지만 우리 실험실 참가자에 * P = 0.05 CS +로 SCR로 측정 이동 컨텍스트 (n은 = 14)에 상대보다 강력한 두려움 메모리 유지 .

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</ol>

관심 없음 충돌 선언하지 않습니다.

1. 검색 결과 그룹 전체 등가 이내 세션 공포 취득 및 멸종은 (그림 3) 발견되었습니다. 이러한 데이터를 안정적이고 유익한 공포 컨디셔닝 연구가 완전히 몰입 환경의 제약과 능력 내에서 수행할 수 있음을 나타냅니다. 또한 우리는 또한 다이빙 (컨텍스트 전환을 경험하는 사람들에게 상대적인 일 1과 2에 대해 같은 컨텍스트에 남아 참가자)에서 동일한 컨텍스트 공포 보존 참가자의 강력한 문맥 공포 메모리를 보여줍니다. 공포의 보존 (그림 3 참조) 패러다임 16 일치하는 종래의 실험실에서 관찰보다 다이빙에 강한 있습니다. 몰입형 VR 설치와 함께, 하나도 검토하고 현실 multimodel 컨텍스트 조작이 수행하기 어려운 실험실 환경에서 달리 인간의 선언적 메모리 프로세스를 프로브에 풍부한 콘텐츠 환경을 조작할 수 있습니다. 마지막으로, VR의 세계를 쉽게 공포 수집, 멸종, 그리고 재발의 인코딩하거나 검색하는 동안 뇌 활성 분석을 실시 입체 VR 고글을 사용하는 기능성 자기 공명 영상 (fMRI)과 함께 사용하기 위해 포팅 수 있습니다. 이 방법론은 다리의 쥐 및 공포와 불안의 임상 결과에 활용할 수 있습니다. 2. 문맥과 가상 현실의 자극 노출 제어. 실험 사용을위한 VR을 악용과 주요 문제는 그 강도입니다. 특히, 완전히 몰입 VR은 복잡, confounds, 그리고 현실 세계의 자유를 제공합니다. 예를 들어, 현실에서 외상 피해자 시간이 알려지지 않은 금액에 대한 맥락에서 aversive 자극적인 경험을 할 수 있습니다. 참가했다 문맥 노출, 특정 기능 및 다른 감각 입력도 알 수없는, 또는 confirmable 없습니다. 우리는 참가자가 자유롭게 가상 환경을 탐험 수 있도록한다면 마찬가지로, 우리는 문맥이나 자극 노출 시간이나 기간을 고려하지 못할 것입니다. 예를 들어, 한 참가자는 매우 빠르게 걸을 수 있으며, 4 CS + 프레 젠 테이션의 3을보고 싶어요. 또 가상 아파트에 방이 하나 밖에 탐험 있습니다. 자극 프레 젠 테이션이 시선이 시작하기 전에로 이동되는 화면의 중앙에 지정되지 않은 경우에는 마찬가지로, 참가자들은 CS 프레 젠 테이션을 피하거나 그리워합니다. 이러한 잠재 confounds에 대한 우리의 솔루션은 특정 interstimulus 간격 (ISI) 및 자극 기간 동안 허용됩니다 속도로 각각의 환경에 앉아, 가이드 투어 참가자를 받아하는 것이었다. 그런 다음 모든 참가자에 걸쳐 특정 시간 지점과 특정 위치 (예 : CS +, 미국, CS - 자극에 반응)에서 비교 SCR 데이터를 추출할 수 있습니다. 어려움이 결정은 참가자에 메스꺼움이나 고유 불협화음을 일으킬 않을 경로 모양, 길이, 그리고 운동 속도를 찾는 포함하고 이후에 발생하고, 아직 소설을 통해 자연 환경을 ambulation을 모방하기 위해 적절한 느낌. 3. VR 시스템 표준 두려움 컨디셔닝 매개 변수를 구현. 현실 에어컨 자극의 뱀과 거미를 시뮬레이션하는 야생 생활 이미지를 이후 설계되었습니다. 뱀과 거미 먼저 마야, VR 시스템에 가져온 다음 컴퓨터 그래픽 3D 모델링 및 애니메이션 소프트웨어 패키지 및 모델링되었습니다. Virtools는 가상 현실 제작 시스템이 아닌 모델링 응용 프로그램이기 때문에 우리가 한. 그것은 그러므로 최고의 VR 시스템을 실행하고 현장 상호 작용 및 탐색을 추가하는 데 사용됩니다. 특히, 마야의 각 CS 유형에 대한 네 가지 애니메이션이 만들어졌습니다 (예 : 코일 뱀, 바닥에 걸쳐 실행하는 거미, 오픈 입을 앞으로 뱀 lunging) 후 Virtools로 가져왔습니다. 이전 마야에서 Virtools로 역동 뱀과 거미 모델을 수입하는 공포 동안 32 시설 자극 프레 젠 테이션 과정에 걸쳐 환경의 샘플링을 허용하는 등 경로가 너무 부드러운 원형 방식으로 환경 주변의 참가자 안내 Virtools에서 만들어진 에어컨. 경로의 형태는 세명의 가상 세계의 각 동일합니다. 경로가 각각의 자극에 대한 프레 젠 테이션을 사초에 대한 중지하기 위해 만들어졌습니다, interstimulus 간격은 11 + / - 피사체가 서서히 환경을 통해 (안내되고) 이동되는 동안 사초. 그것이 자극 프레 젠 테이션 사이에 피부 전도 반응의 회복을 허용하기 때문에이 간격은 실험실 8, 16 우리의 이전 두려움 컨디셔닝 실험에서 산출된 것입니다. 자극은 다음 타이밍 매개 변수에 의해 지정된 지점에있는 경로에 배치했다. 이 설정은 특정 자극하고 나중에 명시적으로 메모리를 탐색할 수있는 컨텍스트 접속사 (예, 식탁, 소파 다리 걸어다니는 거미에 slithering 뱀) 만들었습니다. 자극에 출연한 스크립트를 통해 의사 - 무작위로했다. 모든 자극 프레 젠 테이션 중간에 등장자극에 대한 검색하지 않아도 참가자를 방지하기 위해 전면 화면. 이것은 자극 노출 시간 조절 금액 및 정의된 컨텍스트 위치를 우리에게 제공했습니다. 앞으로보기 중 하나는 한계는 그것이 몰입 시스템 (예를 들어, 뱀이 참가자 뒤에서 방을를 입력할 수 없습니다)의 전체 기능을 활용하지 않는다는 것입니다. 뱀과 거미는 참가자 개인 공간에 encroached 않을 수 있도록 또한, 자극은 조심스럽게 참가자 위치 주위에 경계 상자의 바깥쪽에 삽입했다. 4. 포인트와 머리 추적을 볼 수 있습니다. 다이빙의 각도는 앉은 위치에서 참가자가 올바른 앞으로 향한 각도를했다하도록 설정되었습니다. 이것은 참가자 사이의 높이 변화에 대한 관리, 그리고 생리 녹음에 운동 유물을 최소화. 참가자가 앞으로 얼굴과 최대한 작은 이동 지시했다, 이것은 또한 참가자들이 찾고 있던 위치에 대한 관리, 따라서 지속적인 자극과 참가자 사이의 컨텍스트 노출을 유지. 우리는 그들이 올바른 시각과 장면을 볼 수 있었다 보장하기 위해 참가자들이 착용 3D 안경에 머리 추적 장치를 설정하기로 결정했습니다. 머리 추적은 왼쪽 또는 오른쪽으로 정확하게 개체 (참가자가 지나갔다로 예를 들어 개체가 다이빙으로 화면에 나타납니다 벤트) 전 세계에 나타난 방법을 막다 않을으로 머리의 움직임에 대한 선출되지 않았다면. 에 대한 선출 머리를 추적, 우리는 환경의 기능은 실험 기간 동안 다이빙의 여섯 벽의 각에서 올바르게 자신의 정상적인 비율을 유지하고 그려되었는지 수 있습니다. 5. 데이터 수집. 공포 컨디셔닝 8 표준 실험실 버전에서는, 16 개의 자극 프레 젠 테이션은 프레 젠 테이션 소프트웨어 패키지에 프로그램된 컴퓨터가 스크립트에 의해 제어되었다. 실험실과 가상 환경 사이의 일관성을 유지하기 위해, 우리는 (그림 1 참조) 다이빙 큐브를 호스팅하는 컨트롤 룸에있는 제어 컴퓨터에 코드 형식으로 표준 두려움 수집 및 멸종 스크립트를 가져왔습니다. 병렬 포트 코드에는 뱀, 거미, 그리고 전기 자극을 onsets의 프레 젠 테이션과 같은 별개의 이벤트를 신호에 숫자 코드 생성 목록을 보내도록 설정되었습니다. 우리 디자인에서 Virtools는 병렬 포트 값을 설정하는 사용자 지정 C + + 프로그램으로 OSC / UDP 메시지 (OSC 17) 오픈 사운드 제어 메시지를 보냅니다. 우리의 C + + 프로그램은 OSCpack 18 라이브러리를 사용합니다. BIOPAC의 디지털 입력은 컴퓨터 병렬 포트에 연결되어 있습니다. SCR 데이터는 표준, BIOPAC에서 병렬 포트를 통해 노트북 컴퓨터에 대한 수집 및 CS로 계산 + / CS 및 특정 범위 내에서 미국 onsets (자세한 내용은 위 참조). 장면을 렌더링 및 탐색을 제어하는​​ 것 외에도, Virtools는 사용자의 이벤트 (버튼 프레스) 로그인하는 데 사용됩니다. 요약, 실험을 진행하는 동안 메시지는 병렬 포트를 통해 BIOPAC 시스템에 마스터 컴퓨터에서 전송됩니다. Virtools는 컴퓨터에있는 병렬 포트와 통신할 수 없기 때문에 직접 작은 C + + 프로그램은 Virtools에서 OSC 메시지를 청취하고 다음 병렬 포트에 전송합니다.

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

전체 투입 3 차원 가상 현실에서 실시 인간 두려움 컨디셔닝

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

두려움 컨디셔닝는 공포와 불안을 기본 신경 메커니즘을 조사하기 위해이 아닌 인간 동물 연구에 널리 사용되는 패러다임이다. 인간의 조절 연구를 수행의 주요 과제는 강력하게 냉방 정서적 행동과 관련된 환경 컨텍스트를 조작하거나 시뮬레이션하는 능력입니다. 이 점에서, 가상 현실 (VR) 기술은 유망 도구입니다. 그러나, 실험 제약을 충족하기 위해이 기술을 채택하는 것은 특별한 숙박 시설이 필요합니다. 여기서 우리는 완전 몰입형 6 양면 VR​​ 환경과 현재의 두려움 컨디셔닝 데이터 공포 컨디셔닝을 실시하면 관련된 방법론 문제를 해결합니다. 현실 세계에서 외상 사건은 우리의 감각 modalities의 모든 매력, 많은 단서들로 만들어진 복잡한 환경에서 발생합니다. 예를 들어, 환경 구성을 형성 신호는 시각적인 요소뿐만 아니라 포함하지만, 청각, 후각, 심지어 촉각. 공포 컨디셔닝 동물 설치류 연구에 완전히 새로운 시각, 촉각과 후각 단서와 함께 풍부 맥락에서 열중하고 있습니다. 그러나, 인간의 공포 컨디셔닝의 표준 실험실 테스트는 일반적으로 평면 또는 2 차원 컴퓨터 화면 앞에 정체를 알 수없는 공간에서 실시하고 실제 경험의 복잡을 복제하지 않습니다. 한편, (소화) 두려움을 줄이고 불안 장애의 재발을 방지하기위한 임상 연구의 주요 한계는 참가자들이 통제하고 크게 알려지지 않은 상황에서 두려움을 취득한 후 치료가 발생합니다. 따라서 경험은 노출의 기간, 자극의 진정한 자연과 환경 1 관련된 배경 신호에 대한 정보없이도 남아 있습니다. 이 정보의 부재에서 정말 큐 및 문맥에 의존 모두는 두려움을 소화하기 어려울 수 있습니다. 가상 현실 환경은 실제 세계의 복잡성을 제공함으로써 이러한 문제를 해결하고, 동시에 경험이 더 나은 치료 옵션 및 / 제안 또는 기계론의 가설을 분석할 수 있습니다 경험적 데이터를 항복하는 공포 컨디셔닝 및 멸종 매개 변수를 제한 수 있도록. 완전히 몰입 환경에서 실시하면 공포 컨디셔닝이 풍부한 인코딩 및 상황에 맞는 구체적인 수있는 가설을 테스트하기 위해, 우리는 별개의 가상 현실 3 - D 참가자 가상 뱀 또는 거미에 공포 컨디셔닝을 경험하는 컨텍스트를 개발했습니다. 청각 신호는 더 orienting 반응과 과목 2 &quot;존재&quot;의 느낌을 그대로 보여주고하기 위해 CS와 함께 공동 발생했습니다. 피부 전도성 응답 공포 수집, 메모리 보존과 멸종의 부양 조치로 재직했습니다.

고전 공포 컨디셔닝 패러다임은 완전히 몰입형 가상 현실 환경에서 인간의 참가자에 대한 적응했다. 차별 패러다임을 사용하여 시설 공포, 큐 및 컨텍스트 메모리 보존과 멸종 별개의 두 가상 상황에서 동적 가상 뱀과 거미 (에어컨 자극)에 피부 전도 반응과 함께 측정했다.

공포 조건화는 공포와 불안의 기저에 있는 신경 메커니즘을 조사하기 위해 비인간 동물 연구에서 널리 사용되는 패러다임입니다. 주요...

본 영상에서는 인간의 실제와 같은 공포 조건화 데이터를 생성하기 위해 Duke의 몰입형 가상 환경인 DIVE를 사용하는 방법을 보여줍니다. 가상 소프트웨어로 가상 세계를 구축하고, 자극 제시를 위한 코드를 생성합니다. 피험자는 피부 전도도 측정과 손목 자극을 위한 전극을 부착하며, 가상 현실 환경 내에서 버튼을 누를 수 있도록 설정합니다.DIVE에서 동적 자극을 제시하는 동안 피부 전도도 반응 및 버튼 누르기 데이터를 수집하며, 생리학적 데이터와 기대 측정치를 분석하여 조건 자극 또는 맥락에 대한 공포 습득, 공포 소거 및 공포 기억 유지 정도를 입증합니다. 안녕하세요, 저는 듀크 대학교 인지 신경과학 센터의 교수인 Kevin Lebar입니다.저는 Duke Immersive Virtual Environment의 책임자인 Rachel Brady입니다. 안녕하세요, 제 이름은 Nicole Huff이며, Dr.Lamar 연구소의 박사후 연구원입니다.안녕하세요, 시각화 기술 그룹의 David Zelensky입니다. 오늘은 완전 몰입형 3D 가상 현실을 이용하여 인간 공포 조건화 실험을 수행하는 절차를 보여드리겠습니다. 저희는 공포 습득 및 기억 유지에 미치는 맥락적 영향을 조사하기 위해 이 절차를 사용합니다.그럼 시작하겠습니다. 공포 습득 및 기억에 미치는 맥락적 영향을 조사하기 위해, 피험자들은 Duke's Immersive virtual environment라고 알려진 완전 몰입형 가상 환경에서 동적인 조건 자극을 제시받습니다. 이 dive 시스템은 3m x 3m x 3m 크기의 방으로 구성되어 있으며, 네 개의 모든 벽면과 천장, 그리고 바닥에 후면 투사 방식을 통해 입체 그래픽 컴퓨터 이미지가 상영됩니다.각 벽면에는 개별 DLP 프로젝터가 설치되어 있으며, 이는 각각 전용 컴퓨터에 의해 제어됩니다. DIVE 내부로 출입할 수 있도록 벽면 중 하나가 슬라이드 방식으로 열리며, 참여자의 머리와 손 위치에 대한 3D 위치 및 방향 정보를 제공하는 트래킹 시스템이 구축되어 있습니다. 액티브 스테레오 비전은 참여자가 착용하는 액정 셔터 안경을 통해 제공됩니다.6대의 벽면 전용 컴퓨터는 트래킹 시스템과 통신하고, 사운드 시스템을 제어하며, 공정한 조건화를 위해 사용되는 전기 충격 시스템을 제어하는 메인 컴퓨터에 의해 제어됩니다. 7대의 컴퓨터는 NVIDIA 그래픽 카드의 genlock 기능을 통해 이미지 프레임 경계에서 동기화됩니다. 가상 환경 내의 탐색은 모든 가상 세계에서 동일한 고정된 경로로 제한됩니다. 이동.이 경로는 가상 소프트웨어 시스템을 통해 제어됩니다. VIRs는 가상 현실 주변기기 네트워크와 오픈 소스 라이브러리를 통해 추적 시스템과 통신합니다. VRPM은 참여자의 머리와 손의 위치 및 방향뿐만 아니라 버튼 입력 정보를 등록합니다.OLS는 머리 추적 정보를 사용하여 참여자에게 정확한 원근감으로 3D 장면을 렌더링합니다. 이제 DIVE 시스템 내에서 공정 조건 형성 실험을 위해 참여자를 설정하는 방법을 알아보겠습니다. 공정 조건 형성 실험 동안, DIVE 내부의 참여자들은 조건 형성 절차를 시작하기 전, 전기적 손목 자극과 짝지어진 뱀과 거미로 구성된 동적 조건 자극에 노출되었습니다. 먼저, 각 참여자를 특정 조건에 무작위로 배정하십시오. 모든 참여자에 대해 뱀 이미지 또는 거미 이미지로 구성된 자극을 CS plus 자극으로 지정합니다.CS plus 자극과 짝지어질 무조건 자극은 각 참가자의 손목에 가하는 전기 자극으로 구성됩니다. CS plus로 선택되지 않은 자극은 대조군 역할을 하며, 이를 CS minus 자극이라고 합니다. 이제 참가자가 자극을 보게 될 특정 가상 환경을 무작위로 배정하십시오.하나의 가능한 가상 현실 맥락은 실내 환경으로 구성되며, 다른 맥락은 CS plus 자극과 쌍을 이룰 전기 자극을 설정하기 위한 실외 환경으로 구성됩니다. 전극에 전도성 젤을 소량 도포한 후, 피험자의 주로 사용하는 손목 정중신경 위에 양극 표면 자극 전극을 고정하고, 고무 스트랩으로 전극 리드를 고정한 다음 grass tele factor SD nine 자극기에 연결합니다. 이제 적절한 자극 전압을 찾기 위해, 전압을 30 volts의 낮은 수준으로 설정하여 200 milliseconds 동안 자극합니다.30~50 Hz에서, 피험자가 통증을 느끼지 않으면서 견딜 수 있는 수준에 도달했다고 표시할 때까지 전압을 5 V씩 단계적으로 높입니다. 목표는 통증은 없으나 매우 불쾌하게 느껴지는 설정을 찾는 것입니다. 본 실험에서 인간 피험자의 공포에 대한 종속 변수는 피부 전도도 반응입니다.피실험자는 먼저 손을 씻고 말린 후, 건물 온도에 적응하기 위해 최소 10분 동안 대기해야 합니다. SCR 전극을 부착하기 전에, 비우세손의 첫 번째와 두 번째 손가락 중간 마디를 new prep으로 각질 제거하고 마른 수건으로 닦아낸 다음, 전극에 Cigna 전도성 겔을 소량 도포합니다. 이제 SCR을 측정하기 위해, 비우세손의 첫 번째와 두 번째 손가락 중간 마디에 은-염화은(silver, silver chloride) 전극 디스크를 부착합니다.리드선은 제어실 내 DIVE 바로 바깥에 위치한 BioPack 생리적 기록 시스템으로 연결됩니다. 바이오 시스템은 전기 자극 및 SCR 전극 설정이 포함된 T'S 소프트웨어를 실행하는 컴퓨터의 자극 제시와 동기화됩니다. 참가자는 DIVE 중앙에서 정면을 향하며, 3D 안경에는 헤드 트래킹 기능이 활성화되어 있고, 주로 사용하는 손에는 참가자가 뱀이나 거미를 마주쳤을 때 버튼 누르기 반응을 기록할 장치가 쥐어져 있습니다.이제 참가자에게 뱀이나 거미를 마주쳤을 때 전기 자극을 받을 가능성이 얼마나 된다고 생각하는지를 완드의 버튼을 눌러 표시하는 것이 과제임을 안내하십시오. 버튼은 왼쪽에서 오른쪽 순서로 배치되어 있으며, 왼쪽일수록 자극을 받을 가능성이 가장 낮음을 의미합니다. 버튼을 누르는 것이 전기 자극의 발생 여부에 영향을 주지 않는다는 점을 상기시키십시오. 이제 공정한 조건화 실험을 살펴보겠습니다.공포 조건화 실험은 24시간 간격의 두 세션으로 나누어 수행됩니다. 첫 번째 세션은 초기 순응 기간과 그 직후에 이어지는 공포 습득 단계로 구성됩니다. 두 번째 세션은 초기 순응 기간 동안의 기억 유지 테스트 및 소거 훈련으로 구성됩니다.3D 전체 몰입형 회색 배경에서 각 CS 유형의 자극을 네 번의 시행으로 피험자에게 제시합니다. 단, 각 시행에서는 강화 자극이나 훈련 및 테스트가 이루어질 가상 세계 없이 자극만 4초 동안 나타나며, 뱀이나 거미의 등장을 알리는 달그락거리는 소리 또는 두드리는 소리가 동시에 발생합니다. 이 단계는 DIVE 실험 환경에 적응하고 조건 자극에 대한 정향 반응을 줄이기 위한 과정입니다. 습관화 단계가 끝난 직후, 공포 습득 단계를 시작하십시오.각 CS 유형에 대해 16회의 혼합 시도를 제시하며, 이때 CS-는 단독으로 제시하고 16회의 CS+ 시도 중 5회는 약 24시간 후에 전기 자극으로 강화합니다. 두 번째 세션을 시작하십시오. 이 단계에서는 참가자가 처음에 배정된 그룹에 따라 공포 습득 컨텍스트와 동일하거나 다른 가상 컨텍스트에서 전기 자극이 없는 H Cs 유형의 시도를 16회 제시합니다.참가자에 대한 과제 및 지침은 두 번째 세션과 동일합니다. 이제 세션 내 DIVE 동등 환경에서 수행된 공포 조건화 실험의 몇 가지 결과를 보여드리겠습니다. 그룹 간 공포 습득 및 소거가 확인되었으며, 이는 완전 몰입형 환경의 제약과 기능 내에서도 신뢰할 수 있고 유용한 공포 조건화 연구가 수행될 수 있음을 나타냅니다. 또한, 실험 1일 차와 2일 차에 동일한 맥락에 머물렀던 참가자들은 맥락 변화를 경험한 참가자들에 비해 강력한 맥락적 공포 기억을 보였습니다.공포의 유지 정도는 일반적인 실험실 매칭 패러다임보다 DIVE에서 더 강하게 나타납니다. 지금까지 완전 몰입형 가상현실을 사용하여 인간 공포 조건화 실험을 수행하는 방법을 보여드렸습니다. 이 기술은 공포 기억에 미치는 맥락적 영향력을 조사하는 데 유용합니다.그리고 이러한 실험을 수행할 때, 해석 가능한 데이터를 생성할 수 있도록 가상 현실의 기능을 제한하는 것이 중요하다는 점을 기억하십시오. 예를 들어, 참가자의 움직임 정도뿐만 아니라 자극의 배치와 지속 시간을 제어해야 합니다. 이것으로 모두 마치겠습니다.시청해 주셔서 감사합니다. 여러분의 실험에 좋은 결과가 있기를 바랍니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Neuroscience

신경과학

공포 컨디셔닝 동안 인식하고 자각 메모리 프로세스를 지원하는 신경 메커니즘을 조사 방법론은 설명합니다. 이 방법은 종속 혈액 산소 수준 (굵게) 기능 자기 공명 이미징, 피부 전도 반응과 별개의 메모리 프로세스의 신경 상호를 평가하는 파블로프의 조건 반사 공포 컨디셔닝 동안 무조건 자극 기대를 모니터링합니다.

fMRI로 인식하고 알지도 못하는 두려움 메모리의 신경 메커니즘을 조사

에어컨, 두려움이 멸종라는 억제 과정을 통해 감소하지만, 같은 시간이나 스트레스에 노출의 흐름과 같은 조건에서 표면화 할 수 할 수 있습니다. 우리 프로토콜은 reconsolidation 창 (재 활성화 메모리의 재 저장 단계)에 멸종을 도입하여 두려움 복구를 방지 소설 방법을 제공합니다.

Reconsolidation 창 동안 멸종 교육은 두려움의 복구를 방지

이 문서에서는 마우스에서 학습 공포와 메모리를 평가하기 위해 비디오 분석 시스템을 사용하여 상황과 큐 공포 조건화 시험을위한 프로토콜을 제시한다.

마우스에서 비디오 분석 시스템을 사용하여 콘텐츠 및 시작됨 공포 컨디셔닝 테스트

여기, 우리는 가상 손과 몸 관련 자기 인식 / -representation을 연구하는 데 사용할 수있는 가상 얼굴 환상의 패러다임을 설명합니다. 이들은 이미 특정 조건 하에서, 가상 손이나 얼굴 본체 표현 오히려가요임을 시사의 몸 표현으로 통합 될 수 있다는 것을 보여주기를 위해 다양한 연구에 사용되었다.

가상-손과 가상 얼굴 환상을 만드는 것은 자기 표현을 조사하기

가상 현실 (VR) 실험을 구현 하 고 세심 한 계획이 필요 어려울 수 있습니다. 이 프로토콜 설계 및 인간 참가자 로부터 생리 데이터를 수집 하는 VR 실험의 구현 하는 방법을 설명 합니다. 가상 환경 (이브) 프레임 워크에서 실험은이 과정을 가속 하기 위하여 채택 된다.

가상 현실 생리 측정 실험

우리는 쥐에 있는 과잉 훈련 그리고 공포 잠양을 생성하는 확장된 공포 조정 프로토콜을 기술합니다. 이 프로토콜은 25톤 쇼크 페어링(즉, 과잉 교육)과 조건부 동결 응답의 비교와 함께 단일 교육 세션을 수반하며, 문맥 및 큐 테스트 중 48h(단기) 및 6주(장기)를 훈련후 수반합니다.

쥐에 대 한 확장 된 공포 컨디셔닝 프로토콜을 사용 하 여 공포 잠복

여기에서는 가상 현실(VR)을 사용하여 마우스 공간 학습을 조사하기 위한 간소화된 오픈 소스 하드웨어 및 소프트웨어 설정을 제시합니다. 이 시스템은 마이크로 컨트롤러 네트워크와 사용하기 쉬운 Python 그래픽 소프트웨어 패키지를 실행하는 단일 기판 컴퓨터를 활용하여 휠에서 실행되는 머리 구속 마우스에 대한 가상 선형 트랙을 표시합니다.

머리가 구속된 마우스의 공간 학습 측정을 위한 오픈 소스 가상 현실 시스템An open-source virtual reality system for the measurement of spatial learning in head-trained mice

이 기사에서는 마우스에서 일반적으로 사용되는 선형 추적 가상 현실(VR) 패러다임에 대한 실험 절차를 설명하고 Y자형 신호 식별 작업을 테스트하여 복잡한 VR 작업을 실행할 수 있는 타당성을 결정합니다.

마우스의 머리 고정 가상 현실을 위한 행동 훈련 절차

여기서는 몰입형 360도 가상현실 자연 노출이 기분과 신체에 미치는 영향을 조사하는 프로토콜을 제시합니다. 참가자들은 앉은 자세와 서 있는 자세로 숲과 해양 환경을 경험하며, 정신 건강 개입의 치료 결과를 평가하기 위해 표준화된 척도를 사용합니다.

VR 자연 치료: 몰입형 가상 환경을 통한 신체화와 감정 조절

우리는 마약 조직의 응용 프로그램에서 꿀벌의 후각 appetitive 에어컨 패러다임 (아피스 mellifera)의 행동 약리학 방법을 구현하는 방법을 보여줍니다. 이 방법은 메커니즘 기본 학습과 간단하고 안정적​​인 방식으로 메모리 형성의 조사를 허용합니다.

꿀벌의 코 확장 응답 클래식 컨디셔닝에 Behavioural 약리학 ( 아피스 mellifera)

학습하세요 몰입형 가상현실(DIVE)을 활용한 인간 공포 조건화 실험 방법을. 피부 전도 반응 측정과 전기 자극을 통해 공포 획득, 소멸 및 맥락 기억을 연구합니다.

전체 투입 3 차원 가상 현실에서 실시 인간 두려움 컨디셔닝

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