감정 규정의 신경 상호의 두뇌 이미징 조사

이 실험 프로토콜의 목적은 기능적 자기공명영상(fMRI)을 사용하여 명시적 및 암묵적 정서 조절의 즉각적 및 장기적 영향에 대한 신경 상관관계를 조사하는 것입니다. 본 프로토콜은 정서 조절 목표를 유도한 결과로서 사진에 대한 정서적 평가와 해당 사진에 대한 기억력을 측정하는 평가 과정을 포함합니다. 뇌 영상 데이터의 기록은 평가 작업 중에 수행됩니다.

감정을 조절하려는 목표는 참가자에게 감정을 조절하도록 지시함으로써 명시적으로 유도하거나, 감정 조절에 대한 프라이밍을 통해 암시적으로 유도합니다. 단어들은 소위 스크램블 문장(scrambled sentence) 내에 삽입됩니다. 뇌 영상 데이터의 과제 분석은 편도체와 같은 기본적인 감정 처리와 관련된 영역과 전전두엽 피질, 특히 외측 및 내측 영역과 같은 감정 조절에 관여하는 뇌 영역의 활성도를 대상으로 합니다.

정서 조절의 즉각적인 영향에 주로 집중하고 일반적으로 의도적인 정서 조절을 대상으로 하는 기존 방법들과 비교했을 때 이 기술의 주요 장점은, 정서 조절의 즉각적 영향과 장기적 영향 모두를 평가할 수 있을 뿐만 아니라 자동적 정서 조절 유도와 의도적 정서 조절 유도를 비교할 수 있다는 점입니다. 이 방법은 긍정성 편향이 나타나는 건강한 노화와 부정성 편향이 나타나는 우울증과 같이 상반된 정서적 편향에 관한 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 즉, 우울증에서 관찰되는 정서 조절 전략 수행 능력의 저하와 대조적으로, 건강한 노화에서 관찰되는 자동적 정서 조절 전략 수행 능력의 향상이 부정성 편향과 어떤 연관이 있는지 확인할 수 있습니다.

본 프로토콜은 사진에 대한 정서적 평가와 해당 사진에 대한 기억력을 측정하는 과정을 포함합니다. 정서 조절 목표를 유도함에 따라, 조절 목표는 명시적 또는 암묵적으로 유도되며, 정서 조절 전의 베이스라인 블록 동안 제시된 사진과 비교하여 즉각적 및 장기적 영향이 평가됩니다. 본 실험을 위해 정서적 사진과 중립적 사진을 사용하여 정서적 평가 및 기억 과제용 사진 세트를 구성해야 합니다.

국제 정서 사진 시스템(International Affective Picture System)의 이미지를 사용할 것을 권장합니다. 정서 조절 유도 전후에 제시되는 이미지와 기억 과제에 사용되는 이미지를 포함하여, 모든 연구 블록 전반에 걸쳐 사진의 정서적 내용이 균형 있게 배치되도록 세심한 주의를 기울여 이러한 기본 특성의 차이로 인한 혼란 변수 효과를 방지해야 합니다. 평가 과제의 경우, 각 사진을 화면에 4초 동안 제시한 후, 12초 동안 고정 십자 표식을 보여주며 사진에 의해 유발된 주관적 정서 경험을 평가하는 과제를 수행하도록 권장합니다.

장비가 지원하는 경우, 1점은 중립, 8점은 매우 부정적인 것으로 설정된 8점 척도를 사용하십시오. 정서 유도를 방지하기 위해, 동일한 정가(valence)의 사진이 3장 이상 연속으로 제시되지 않도록 사진을 유사 무작위화(pseudo randomized)해야 합니다. 다음으로, 명시적 및 암묵적 정서 조절 조작 패러다임을 설정하십시오.

후자는 문장 재배열 과제(scrambled sentence task)를 응용하여 적용할 수 있으며, 피험자가 5개의 단어 뭉치로부터 문법적으로 옳은 문장 20개를 구성하도록 설계하는 것을 권장합니다. 이때 명시적 조건의 경우, 참여자가 정서적 반응을 억제하도록 유도하는 단어(예: restrain, covered, withheld)가 포함된 단어 뭉치를 사용합니다. 또한, 정서 조절을 유도하지 않는 중립적인 용어만 포함된 문장 20개를 함께 제시하고, 참여자에게 정서적 경험과 정서적 반응의 표현을 억제하도록 지시합니다. 피험자를 대상으로 실험을 진행할 때, 명시적 조건이나 암시적 조건 중 어느 것을 먼저 수행해도 무관하지만, 피험자 간에 실행 순서를 반드시 균형 설계(counterbalance)하시기 바랍니다.

예를 들어, 대상자의 절반에 대해 과제 패러다임의 순서를 기선 정서 평가, 정서 조절 목표의 명시적 유도 블록, 명시적 조건, 정서 평가 블록으로 구성하고, 이어서 또 다른 기선 정서 평가 블록, 정서 조절 목표의 암시적 유도 및 암시적 조건 순으로 설정할 수 있습니다. 나머지 절반의 대상자에 대해서는 실험 블록의 순서를 바꿉니다. 마지막으로, 정서 조절 실행 1주일 후 MRI 장비 밖에서 수행할 기억 회상 과제를 설정합니다.

이 과제에서는 성능 포화(ceiling performance)를 방지하기 위해 모두 흑백으로 처리된, 스캐너에서 이미 본 오래된 이미지와 이전에 본 적 없는 새로운 이미지를 동일한 수로 제시해야 합니다. 과제는 피험자가 사진을 기억하는지 여부에 따라 '오래된 것'과 '새로운 것'을 결정하는 방식이어야 하며, 이후 응답에 대한 신뢰도를 1점(낮음), 2점(중간), 3점(높음)의 3점 척도로 평가하게 합니다. 피험자가 도착하면 반드시 서면으로 된 고지된 동의(informed consent)를 받아야 하며, MRI 안전성 스크리닝을 위해 피험자가 착용하고 있을 수 있는 모든 금속 물질을 제거하도록 확인하십시오.

또한, 피험자에게 앞으로 보게 될 사진 중 상당수가 고통스러운 사건을 묘사하고 있음을 경고하고, 대표적인 사진 예시를 인쇄물로 제공하십시오. 다음은 스캐너에서 보게 될 대표적인 이미지들입니다. 이 중 일부는 충격적이거나 외상적인 내용을 담고 있습니다.

다음으로, 스캔 후 평가와 연계하여 기분이 정서적 경험 및 감정 조절 능력에 미치는 영향을 통제하기 위해 피험자의 현재 심리 상태를 평가해야 합니다. 이러한 초기 평가는 스캔 전 연구 참여로 인한 기분 변화 여부를 확인하는 스크리닝 용도로 사용할 수 있습니다. 피험자가 불편함을 느끼지 않고 과제에 더 익숙해질 수 있도록 스캔 절차를 상세히 안내하고 행동 과제에 대한 구체적인 지침을 제공하십시오.

또한, 정서 평가와 무작위 문장 과제 모두에 대해 피험자에게 단축된 연습 시행을 제공하십시오. 이제 피험자를 스캔실로 안내하여 스캔 베드 위에 눕도록 지시하고, 스캔 중 의사소통을 위해 청력 보호구와 격리형 헤드폰을 제공하십시오.

스캔 중 편안함을 보장하고 움직임을 최소화하기 위해 머리 부분에 추가적인 쿠션을 배치해야 합니다. 또한, 정서적 및 중립적 사진에 대한 자동적 암묵적 심리생리학적 반응을 평가하기 위해 테이프의 비접착면을 참가자의 이마에 가볍게 감아 머리 움직임을 더욱 최소화할 수 있습니다. 명시적 평가 외에도 fMRI 스캔 중에 피부 전도 반응을 기록할 수 있습니다. 피험자의 오른손을 응답 상자에 편하게 놓고, 피험자가 스캐너를 중단해야 할 긴급한 필요가 있을 때 표시할 수 있도록 비상 정지 버튼을 가까이 배치하십시오.

피험자를 스캐너로 보내기 전에 자극 제시를 위한 스크린 투영 화면이 명확하게 보이는지 확인하고 응답 버튼이 제대로 작동하는지 점검하십시오. 그런 다음 SPGR 또는 MP rage와 같은 고해상도 T1 가중 구조 영상을 획득합니다. 본 연구에서는 TR 1600 milliseconds, TE 3.82 milliseconds, 112 slices 및 1 by 1 by 1 millimeter voxel 설정으로 3D MP rage 해부학적 시리즈를 획득합니다.

다음으로, 기능적 실행(functional runs)을 설정하십시오. 뇌 전체를 커버하기 위해, 보셀 크기 4 x 4 x 4 mm, TR 2000 ms, TE 40 ms, 시야(field of view) 256, 플립 각도 90도, 매트릭스 크기 64 x 64로 28개의 축상면 슬라이스를 획득하는 에코 평면 영상법(echo planar sequence)을 사용할 것을 권장합니다. 피실험자에게 기능적 영상 촬영이 시작됨을 알리고 수행해야 할 과제를 상기시키십시오.

먼저, 기저선 이미지 평정 과제를 수행하십시오. 이어서 암묵적 또는 명시적 정서 조절 유도 과제 중 하나로 구성된 첫 번째 목표 조작 조건을 수행한 후, 이미지 평정 과제를 수행하십시오. 다음으로, 또 다른 기저선 과제를 수행하십시오.

그다음 두 번째 조건이 이어지며, 이후 이미지 평가 과제를 수행합니다. 스캔이 완료되면 피험자가 스캐너에서 나올 수 있도록 돕고, 피험자의 현재 심리 상태를 다시 평가하기 위해 스캔 후 평가를 실시합니다. 마지막으로, 참여자가 일주일 후에 다시 방문하도록 합니다.

기억 회상 과제의 경우, 그룹 수준 분석을 수행할 수 있도록 약 24명의 피험자를 대상으로 이 프로토콜을 진행하는 것을 권장합니다. 피험자 간에 암시적 패러다임과 명시적 패러다임의 순서를 균형 있게 배치(counterbalance)해야 함을 유의하십시오. 수집된 데이터는 흔히 SPM으로 알려진 statistical parametric mapping과 같은 모든 fMRI 처리 소프트웨어 패키지를 사용하여 분석할 수 있습니다.

본 실험실에서는 이를 자체 제작한 도구와 함께 사용합니다. 실험실 기반 도구를 이용한 전처리는 일반적인 단계, 품질 보증, 이미지 정렬, 모션 보정, 공동 등록, 정규화 및 8 mm 커널을 이용한 공간 평활화를 포함해야 합니다. SPM을 사용할 때는 일반 선형 모델을 구현하여 관심 있는 각 조건에 대해 기록된 데이터가 미리 결정된 혈류역학적 반응 함수와 얼마나 일치하는지 평가합니다.

또는, 혈역학적 응답 함수의 형태에 대한 사전 가정 없이 각 조건과 관련된 원시 FMR 신호를 확인하기 위해 각 조건의 데이터를 선택적으로 평균낼 수 있습니다. 이 경우, 응답의 차이를 시점별로 평가할 수 있습니다. 이후 관심 대조군을 통해 자극 전 기저선 대비 신호 변화율(%)과 한 조건과 다른 조건 간의 차이를 확인할 수 있습니다.

정서적 가가(valence) 및 정서 조절 조작을 포함한 다양한 요인에 따른 뇌 활동 비교를 통해 개별 및 집단 수준의 통계 분석을 수행할 수 있습니다. 여기서는 집단 통계에 기반하여 정서 반응 조작의 결과로 활동이 감소한 영역을 보여주는 구조 영상 위에 중첩된 기능 지도의 관상면 뷰가 제시되어 있으며, 정서 조절 목표의 유도는 편도체의 활동 감소와 관련이 있었습니다. 컬러 바는 활성화 지도의 TValue 기울기를 나타냅니다.

막대 그래프는 ER 목표 유도 전후의 정서적 및 중립적 사진에 대한 반응에 따른 신호 변화 백분율을 보여줍니다. 기저선 단계에서 볼 수 있듯이, 중립적 사진에 비해 정서적 사진에 대한 편도체 활동이 더 높게 나타났습니다. 이러한 차이는 정서 조절 목표를 유도한 후에 사라졌습니다.

여기서는 외측 및 내측 전전두엽 피질을 포함하여 인지 제어 및 정서 조절과 관련된 뇌 영역의 활동이 증가한 것을 볼 수 있습니다. 다시 한번, 컬러 바는 T 값의 기울기를 나타내며, 막대 그래프는 정서 반응 목표 유도 전후로 두 가지 가가성의 사진에 반응하여 나타난 신호 변화 백분율을 보여줍니다. 상단 막대 그래프에서 알 수 있듯이, 제어 영역에서 정서적 사진에 대한 활동은 정서를 조절하려는 목표를 유도한 결과로 증가했습니다.

이 절차를 수행할 때, 조작 전후 실행 간에 자극 특성의 균형을 적절히 맞추어 잠재적인 교란 효과를 방지하는 것이 중요합니다. 또한 참가자가 과제 지침을 정확히 이해했는지 확인하는 것이 중요합니다. 이 영상을 시청하고 나면, 명시적 및 암시적으로 정서를 조절하기 위해 목표를 조작하는 방법과 이러한 정서 조절 전략의 즉각적 및 장기적 효과를 평가하는 방법을 충분히 이해하게 될 것입니다.