Human vreesconditionering Uitgevoerd in Full Immersion 3-Dimensionale Virtual Reality

Deze video demonstreert het gebruik van Duke's immersive virtual environment, DIVE, om levensechte gegevens van angstconditionering bij mensen te genereren. Virtuele werelden worden gecreëerd met virtuele software en er wordt code gegenereerd om stimuli te initiëren. De deelnemer wordt uitgerust met elektroden voor het registreren van de huidgeleidingswaarde en polsstimulatie, evenals knopdrukken binnen de virtual reality-omgeving.

Huidgeleidingsrespons en gegevens van knopindrukken worden vervolgens verzameld terwijl dynamische stimuli in de DIVE worden gepresenteerd; fysiologische gegevens en verwachtingsmaten worden geanalyseerd om angstverwerving, angstextinctie en angstgeheugenretentie voor geconditioneerde stimuli of context aan te tonen. Hallo, ik ben Kevin Lebar. Ik ben professor aan het Center for Cognitive Neuroscience van Duke University.

Ik ben Rachel Brady, directeur van de Duke Immersive Virtual Environment. Hallo, mijn naam is Nicole Huff. Ik ben postdoctoraal onderzoeker in het laboratorium van Dr. Lamar.

Hallo, mijn naam is David Zelensky van de Visualization Technology Group. Vandaag laten we u een procedure zien voor het uitvoeren van experimenten naar angstconditionering bij mensen met behulp van volledig immersieve driedimensionale virtual reality. We gebruiken deze procedure om contextuele invloeden op angstverwerving en geheugenretentie te onderzoeken.

Laten we beginnen. Om de contextuele invloeden op de acquisitie van angst en het geheugen te onderzoeken, worden menselijke deelnemers blootgesteld aan dynamische conditioneringsstimuli in een volledig immersieve virtuele omgeving, bekend als Duke's Immersive virtual environment. Het dive-systeem bestaat uit een kamer van drie meter bij drie meter bij drie meter, waarin alle vier de muren, het plafond en de vloer stereografische computerbeelden tonen via achterprojectie.

Elke wand heeft zijn eigen DLP-projector, die op zijn beurt wordt aangestuurd door een specifieke computer. Een van de wanden schuift open om toegang tot en uit de DIVE mogelijk te maken; er is een trackingsysteem dat 3D-locatie- en oriëntatie-informatie verschaft voor de posities van het hoofd en de handen van de deelnemer. Actief stereozicht wordt gerealiseerd via vloeibare kristal-shutterbrillen die door de deelnemers worden gedragen.

De zes computers die aan de wanden zijn bevestigd, worden aangestuurd door een hoofdcomputer die communiceert met het trackingsysteem en het geluidssysteem en het elektrische schoksysteem beheert, dat wordt gebruikt voor conditioning. De zeven computers zijn via de genlock-functionaliteit van hun NVIDIA-videokaarten gesynchroniseerd op de beeldframes. De navigatie door de virtuele omgeving is beperkt tot een vast pad dat in alle virtuele werelden identiek is. Beweging.

Dit pad wordt aangestuurd via het virtuele softwaresysteem. VIRs communiceert met het trackingsysteem via het netwerk voor virtual reality-periferie en een opensource-bibliotheek. VRPM registreert de locatie en oriëntatie van het hoofd en de hand van de deelnemer, alsofmede informatie over knopindrukkingen.

OLS gebruikt de informatie van de hoofdbewaking om de 3D-scène vanuit het juiste perspectief voor de deelnemer weer te geven. Laten we nu bekijken hoe we een deelnemer voorbereiden op een experiment met fair conditioning binnen het DIVE-systeem. Tijdens fair conditioning-experimenten kwamen de deelnemers in de DIVE dynamische conditioneringsstimuli tegen, bestaande uit slangen en spinnen gekoppeld aan elektrische stimulatie van de pols; voordat de conditioneringsprocedure start, moet elke deelnemer willekeurig aan een specifieke conditie worden toegewezen, waarbij de stimulus wordt aangeduid als de CS plus-stimulus, bestaande uit ofwel afbeeldingen van slangen of afbeeldingen van spinnen voor alle deelnemers.

De ongeconditioneerde stimulus die moet worden gekoppeld aan de CS-plusstimulus bestaat voor elke deelnemer uit elektrische stimulatie van de pols. De stimulus die niet is geselecteerd als de CS-plus dient als controle en wordt de CS-minstimulus genoemd. Wijs de deelnemer nu willekeurig een specifieke virtuele context toe waarin hij of zij de stimuli zal bekijken.

Eén mogelijke virtual reality-context bestaat uit een binnenomgeving, en de andere context bestaat uit een buitenomgeving om de elektrische stimulatie in te stellen die gekoppeld zal worden aan de CS-plusstimulus. Breng een kleine hoeveelheid geleidende gel aan op de elektroden, bevestig vervolgens een bipolaire oppervlaktestimulatie-elektrode over de nervus medianus van de dominante pols van de deelnemer, zet de elektrodekabels vast met een rubberen band en sluit ze aan op een Grass Telefactor SD-9 stimulator. Om nu de juiste stimulatiespanning te bepalen, begint u met de spanning ingesteld op een laag niveau van 30 volts en stimuleert u gedurende 200 milliseconden.

Bij 30 tot 50 hertz wordt de spanning verhoogd in stappen van vijf volt, totdat de deelnemer aangeeft dat het tolerantieniveau is bereikt zonder dat er pijn wordt veroorzaakt. Het doel is om een instelling te vinden die als zeer hinderlijk wordt ervaren, maar niet als pijnlijk. De afhankelijke maat voor angst bij menselijke deelnemers tijdens dit experiment is de huidgeleidingsrespons.

Deelnemers dienen eerst hun handen te wassen en te drogen terwijl zij ten minste 10 minuten wachten om te acclimatiseren aan de temperatuur van het gebouw. Exfolieer vóór het aanbrengen van de SCR-elektroden de middelste vingerkootjes van de eerste en tweede vinger van de niet-dominante hand met New Prep, veeg deze droog en breng vervolgens een kleine hoeveelheid Cigna geleidingsgel aan in de elektrode. Bevestig nu, om de SCR te meten, zilver/zilverchloride-elektrodeschijven aan de middelste vingerkootjes van de eerste en tweede vinger van de niet-dominante hand.

De elektroden lopen naar een BioPack fysiologisch registratiesysteem dat zich net buiten de DIVE in de controlekamer bevindt. Het biosysteem synchroniseert met de stimuluspresentatie, de computer waarop de T'S-software draait met de elektrische stimulus en de SCR-elektrodesetup. De participant bevindt zich in het midden van de dive en kijkt vooruit met hoofdtracking op de 3D-bril; in de dominante hand wordt het apparaat geplaatst dat de knopdrukreacties van de participant registreert wanneer zij een slang of spin tegenkomen.

Informeer de deelnemer nu dat de taak is om via een druk op de knop van de wand aan te geven hoe waarschijnlijk zij denken dat ze elektrische stimulatie zullen ontvangen bij een ontmoeting met een slang of spin; de knoppen zijn van links naar rechts geordend, waarbij links de laagste waarschijnlijkheid van stimulatie aangeeft. Herinner hen eraan dat de knopdruk geen invloed heeft op het optreden van de elektrische stimulatie. Laten we nu kijken naar de experimenten met eerlijke conditionering.

Het angstconditioneringsexperiment wordt uitgevoerd over twee sessies met een tussenpoos van 24 uur. De eerste sessie bestaat uit een initiële habituatieperiode die onmiddellijk wordt gevolgd door de fase van angstverwerving. De tweede sessie bestaat uit geheugenretentie, testen en extinctietraining tijdens de initiële habituatieperiode.

Presenteer de deelnemer vier trials van elk type CS tegen een grijze achtergrond in volledige 3D-immersie, maar zonder bekrachtiging of de virtuele wereld waarin de training of testen zullen plaatsvinden; in elke trial verschijnt de stimulus gedurende vier seconden en gaat deze gepaard met een rammelend of tikkend geluid om de verschijning van een slang of spin te signaleren. Deze fase maakt acclimatisatie aan de experimentele omgeving in de DIVE mogelijk en reduceert oriëntatiereacties op de conditioneringsstimuli. Begin onmiddellijk na de habituatiefase met de fase voor angstverwerving.

Presenteer 16 intermix-trials van elk CS-type, waarbij de CS-minus alleen wordt gepresenteerd en vijf van de 16 CS-plus-trials ongeveer 24 uur later worden versterkt met elektrische stimulatie. Begin de tweede sessie. Presenteer de deelnemer in deze fase 16 trials van het H Cs-type zonder elektrische stimulatie in een virtuele context die, afhankelijk van de groep waaraan de deelnemer aanvankelijk was toegewezen, gelijk is aan of verschilt van de context van de angstacquisitie.

De taak en de instructies voor de deelnemer zijn hetzelfde als bij de tweede sessie. Nu tonen we enkele resultaten van experimenten naar angstconditionering in het DIVE-equivalent binnen de sessie. Er werd een consistente acquisitie en extinctie van angst over de groepen heen gevonden, wat aangeeft dat betrouwbare en informatieve angstconditioneringsstudies kunnen worden uitgevoerd binnen de beperkingen en mogelijkheden van een volledig immersieve omgeving. Bovendien was er bij deelnemers die gedurende dag één en twee van de experimenten in dezelfde context bleven, sprake van een robuust contextuele angstgeheugen in vergelijking met hen die een contextverschuiving ervoeren.

De retentie van angst is sterker in de DIVE dan in een conventioneel, in het laboratorium afgestemd paradigma. We hebben u zojuist laten zien hoe u experimenten naar angstconditionering bij mensen kunt uitvoeren met behulp van volledig immersieve virtual reality. Deze technologie is nuttig voor het onderzoeken van contextuele invloeden op angstgeheugen.

En onthoud dat het bij het uitvoeren van deze experimenten belangrijk is om de mogelijkheden van virtual reality te beperken, zodat u interpreteerbare gegevens kunt genereren. U wilt bijvoorbeeld controleren hoeveel een deelnemer beweegt, evenals de plaatsing en duur van de stimuli. Dat is alles.

Bedankt voor het kijken en veel succes met uw experimenten.