Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

Obrazowanie mózgu w badaniu neuronalnych korelatów emocjonalnych wspomnień autobiograficznych

9.8K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/2396

⸱

26 sierpnia 2011

 ,  ,  , 
1Department of Psychiatry, University of Alberta, Edmonton, 2Psychology Department, University of Illinois, Urbana-Champaign, 3Neuroscience Program, University of Illinois, Urbana-Champaign, 4Beckman Institute for Advanced Science & Technology, University of Illinois, Urbana-Champaign

W tym artykule

Podsumowanie

Przedstawiamy protokół umożliwiający badanie neuronalnych korelatów przywoływania emocjonalnych wspomnień autobiograficznych z wykorzystaniem funkcjonalnego rezonansu magnetycznego. Protokół ten może być stosowany zarówno u zdrowych uczestników, jak i u pacjentów w grupach klinicznych.

Streszczenie

Przywoływanie emocjonalnych wspomnień autobiograficznych (AMs) jest istotne dla prawidłowego funkcjonowania poznawczego i afektywnego 1 – zapamiętywanie pozytywnych AMs wiąże się ze wzrostem osobistego dobrostanu i samooceny 2, podczas gdy przypominanie sobie negatywnych AMs i ruminowanie na ich temat może prowadzić do zaburzeń afektywnych 3. Chociaż poczyniono znaczne postępy w zrozumieniu mechanizmów mózgowych leżących u podstaw wydobywania AMs w ogóle (przegląd w 4, 5), mniej wiadomo o wpływie emocji na subiektywne ponowne przeżywanie AMs oraz związane z tym korelaty neuronalne. Wynika to częściowo z faktu, że w przeciwieństwie do badań nad wpływem emocji na pamięć dotyczącą laboratoryjnych mikrozdarzeń (microevents) (przegląd w 6, 7-9), badania AMs często nie koncentrują się w sposób jednoznaczny na emocjonalnych aspektach zapamiętywania zdarzeń osobistych (personalevents) (ale zob. 10). W niniejszej pracy przedstawiamy protokół pozwalający na badanie korelatów neuronalnych przywoływania emocjonalnych AMs przy użyciu funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI). Wskazówki dla tych wspomnień są zbierane przed skanowaniem za pomocą kwestionariusza pamięci autobiograficznej (AMQ), co pozwala na właściwy wybór emocjonalnych AMs w oparciu o ich właściwości fenomenologiczne (t.j. intensywność, żywość, znaczenie osobiste). Protokół ten może być stosowany zarówno w populacjach zdrowych, jak i klinicznych.

Protokół

1. Gromadzenie i wybór wspomnień, obrazowanie zadania oraz protokół eksperymentalny

Zbieranie emocjonalnych AM

  1. Wspomnienia osobiste są przywoływane od każdego uczestnika podczas wywiadu przeprowadzonego przed sesją fMRI, w sposób podobny do procedury stosowanej w przypadku nieemocjonalnych AM (np. 11, 12). W przeciwieństwie do większości wcześniejszych technik, nasz AMQ został skonstruowany specjalnie w celu oceny emocjonalnych epizodów osobistych oraz ich właściwości przypominających. Powszechnie stosowana w badaniach behawioralnych i zaadaptowana do badań neuroobrazowych metoda opiera się na technice Crovitza i Schiffmana 13-15, w której badani przypominają sobie konkretne, osobiście doświadczone zdarzenia w odpowiedzi na słowa-klucze. W badaniach fMRI wykorzystywano również paradygmat fotograficzny, aby badać AM w bardziej kontrolowanych warunkach 16, 17. Techniki te zazwyczaj nie są jednak ukierunkowane na badanie komponentu emocjonalnego AM, które są dopasowane pod kątem jakości przypominania.
  2. Nasz AMQ składa się z listy 115 werbalnych wskazówek dotyczących odrębnych zdarzeń życiowych (np. narodziny członka rodziny, śmierć krewnego), co stanowi kombinację i rozszerzenie list używanych przez innych autorów 18, 19. Dla każdej wskazówki uczestnicy są proszeni o przypomnienie sobie unikalnego epizodu ze swojego życia, który miał miejsce w konkretnym miejscu i czasie (np. jeden konkretny mecz koszykówki, w którym brali udział), zamiast przypominania sobie zdarzeń ogólnych lub powtarzających się (np. grania w koszykówkę w szkole średniej). Co ważne, wspomnieniaom musi towarzyszyć poczucie osobistego zaangażowania, a nie fakt usłyszenia o nich od innych osób.
  3. Po przywołaniu wspomnienia uczestnicy są proszeni o podanie krótkiego opisu tego zdarzenia (patrz Rysunek 1), który zostanie następnie wykorzystany jako spersonalizowana wskazówka pamięciowa podczas skanowania fMRI (uczestnicy nie wiedzą o konkretnym celu wywiadu poprzedzającego skanowanie).
  4. Każde wspomnienie jest również datowane i oceniane na sześciu skalach Likerta 20, 21 w celu oceny jego właściwości fenomenologicznych (patrz Rysunek 1). Nasze skale obejmowały walencję emocjonalną (z użyciem skali 7-stopniowej: -3 = bardzo negatywna, 0 = neutralna, +3 = bardzo pozytywna), intensywność emocjonalną, znaczenie osobiste, ilość szczegółów kontekstowych, ilość szczegółów wizualno-percepcyjnych (tj. żywość) oraz częstotliwość przywoływania (wszystkie te ostatnie z użyciem skali 7-stopniowej: 1 = wcale, 7 = w ogromnym stopniu).

Kwestionariusz Pamięci Autobiograficznej, schemat pytań dotyczących percepcji zdarzenia, intensywności emocjonalnej.
Rysunek 1. Ilustracja przeprowadzania AMQ. Dla każdego wskazówki uczestnicy przypominają sobie i krótko opisują konkretne zdarzenie, a następnie określają jego datę i oceniają je w 6 skalach.

Wybór wysoce emocjonalnych AM

  1. Następnie dla każdego uczestnika wybieranych jest 40 najbardziej emocjonalnych wspomnień (20 pozytywnych i 20 negatywnych) na podstawie ocen podanych w AMQ (tj. ocenionych odpowiednio na 2 lub 3 oraz -2 lub -3). Następnie pozytywne i negatywne AM są dopasowywane pod kątem wieku oraz właściwości fenomenologicznych, aby upewnić się, że wszelkie różnice w aktywności mózgu podczas przypominania nie wynikają z różnic w tych podstawowych właściwościach.
  2. W razie potrzeby opisy wybranych wskazówek pamięciowych są lekko dostosowywane, aby w jak największym stopniu zrównać ich długość i złożoność gramatyczną; zaleca się również wybór kilku dodatkowych wspomnień do celów treningowych.

Zadanie fMRI

  1. Zadanie fMRI zostało zaprojektowane w celu umożliwienia porównania zadania AM z kontrolnym zadaniem pamięci semantycznej (SM); próby przywoływania w zadaniach AM i SM mają podobną ogólną strukturę (patrz Figura 2A). Do prezentacji bodźców w skanerze MR wykorzystaliśmy oprogramowanie CIGAL (http://www.nitrc.org/projects/cigal/), jednak można użyć również innego oprogramowania do prezentacji bodźców.
  2. Zadanie AM opiera się na spersonalizowanych wskazówkach zebranych przed skanowaniem. Każda próba rozpoczyna się od wskazówki wyzwalającej wspomnienie AM, co uczestnik sygnalizuje naciśnięciem przycisku. Następnie uczestnicy kontynuują przypominanie sobie szczegółów zdarzenia, aż do ponownego otrzymania sygnału do oceny przywołanego wspomnienia (Figura 2B).
  3. Zadanie SM polega na generowaniu przykładów z różnych kategorii semantycznych (np. instrumenty muzyczne, sporty), co podobnie jak w przypadku przywoływania AM, wiąże się z przeszukiwaniem pamięci i wydłużonym czasem przywoływania 22 (Figura 2B). Po podaniu wskazówki kategorii semantycznej uczestnicy naciskają przycisk w momencie rozpoczęcia przywoływania przykładów z danej kategorii, a następnie kontynuują przywoływanie aż do ponownego otrzymania sygnału do oceny pamięci.

Schemat ogólnej struktury prób; instrukcje zadania, wskazówki pamięciowe i kroki przerwy między próbami.
Schemat sekwencji zadania poznawczego z oceną emocji, żywości i ponownego przeżywania dla prób AM i SM.
Rycina 2. Struktura prób fMRI. A. Ogólna struktura prób. B. Szczegółowa struktura prób AM i SM.

  1. Oprócz podstawowego porównania prób AM i SM można zastosować również inne manipulacje. Na przykład można manipulować zakresem uwagi podczas przywoływania AM, instruując uczestników, aby zwrócili uwagę na emocjonalne lub nieemocjonalne aspekty zapamiętanych zdarzeń (Rysunek 2B). Manipulacja ta pozwala zbadać, w jaki sposób kierunek uwagi podczas przywoływania może wpływać na doświadczanie AM oraz jakie zmiany zachodzą w powiązanych z tym korelatach neuronalnych.
  2. Po każdej próbie AM lub SM wyświetlane są ekrany oceny w zrównoważonej kolejności, z wykorzystaniem 5-stopniowych skal Likerta (patrz Rysunek 2B).
  3. Eksperyment jest podzielony na serie/bloki prób, aby umożliwić uczestnikom odpoczynek oraz uniknąć utraty danych w przypadku awarii sprzętu. Kolejność serii jest zrównoważona pomiędzy uczestnikami. Każda seria rozpoczyna się od sześciosekundowej fiksacji, aby umożliwić stabilizację sygnału MR. Warunki AM i SM są prezentowane w losowej kolejności, oddzielone interwałem międzypróbowym o zmiennym czasie trwania (5-9 sec, średnio = 7sec.).

2. Przygotowanie obiektu do skanowania

Wszyscy uczestnicy przed rozpoczęciem protokołu eksperymentalnego, zatwierdzonego przez Komisję Etyczną, przekazują pisemną świadomą zgodę. Zazwyczaj, aby uniknąć zmiennych zakłócających w lateralizacji aktywacji mózgu, do badania wybierani są uczestnicy praworęczni.

Przed wejściem do pomieszczenia skanowania

  1. W dniu skanowania oceniany jest aktualny stan afektywny uczestników 23, aby kontrolować wpływ nastroju na przypominanie sobie emocjonalnych AM. Wraz z ocenami po skanowaniu, te wstępne ewaluacje mogą być również wykorzystane do przesiewowego badania zmian nastroju wynikających z udziału w badaniu oraz jako współzmienne w analizach fMRI w celu zbadania aktywacji mózgu pod wpływem aktualnych stanów. Podobnie można przeprowadzić oceny cech osobowości (np. neurotyczności), aby zbadać ich możliwe oddziaływania na zadanie AM 24 oraz powiązane z nimi korelaty neuronalne.
  2. Przed skanowaniem uczestnicy są szczegółowo informowani o procedurach obrazowania i otrzymują konkretne instrukcje dotyczące zadania behawioralnego. Uczestnicy przechodzą również krótką sesję treningową, aby zapoznać się z zadaniem.

Wejście do pomieszczenia skanowania

  1. Uczestnicy otrzymują instrukcję, aby położyć się na plecach na stole do skanowania; zapewniane są im dodatkowe podkładki pod głowę, aby zagwarantować komfort podczas badania i zminimalizować ruchy. W celu dalszego ograniczenia ruchów głowy, wokół czoła badanego można lekko owinąć fragment taśmy stroną nieprzylepną. Badanym przekazuje się ochronniki słuchu oraz słuchawki izolacyjne do komunikacji z eksperymentatorem podczas skanowania MRI.
  2. Prawą dłoń badanego umieszcza się w wygodnej pozycji na panelu odpowiedzi, co pozwala na wykorzystanie lewej dłoni do podparcia lub do innych pomiarów (np. reakcji przewodnictwa skóry). W pobliżu umieszcza się przycisk awaryjnego zatrzymania, aby badany mógł zasygnalizować pilną potrzebę przerwania skanowania.
  3. Przed rozpoczęciem zbierania danych kluczowe jest upewnienie się, że badani wyraźnie widzą projekcję ekranu z prezentowanymi bodźcami oraz że przyciski odpowiedzi działają prawidłowo.

3. Rejestracja i przetwarzanie danych

Parametry skanowania

Dane MRI zebrano przy użyciu skanera 1.5 Tesla Siemens Sonata. Obrazy anatomiczne stanowiły 3D MPRAGE serie anatomiczne (czas repetycji (TR) = 1600 ms, czas echa (TE) = 3.82 ms; liczba przekrojów = 112; rozmiar woksela = 1x1x1 mm), a obrazy funkcjonalne były seriami 28 przekrojów funkcjonalnych, pozyskanych osiowo przy użyciu sekwencji echoplanarnej (TR = 2000 ms; TE = 40 ms; pole widzenia FOV = 256x256 mm; rozmiar woksela = 4x4x4 mm), co pozwoliło na pełne pokrycie obszaru mózgu.

Analiza danych

Wykorzystaliśmy Statistical Parametric Mapping (SPM: http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm) w połączeniu z własnymi narzędziami opartymi na środowisku Matlab. Przetwarzanie wstępne obejmowało typowe etapy: kontrolę jakości, wyrównanie TR, korekcję ruchu, korejestrację, normalizację oraz wygładzanie (jądro 8 mm3). Analizy statystyczne na poziomie indywidualnym i grupowym mogą obejmować porównania aktywności mózgu w zależności od typu pamięci (AM vs. SM), walencji emocjonalnej (pozytywna vs. negatywna) oraz punktu ciężkości wydobywania informacji (treść emocjonalna vs. nieemocjonalna).

4. Reprezentatywne wyniki

Wyniki skanowania fMRI mózgu porównujące pamięć autobiograficzną i semantyczną wraz z wykresami sygnału.
Rysunek 3. Korelaty neuronalne przywoływania AM. W ramach walidacji niniejszego protokołu, przywoływanie AM wywołało zwiększoną aktywność w sieci przywoływania AM 4, 25, obejmującej obszary hipokampa (a), zaangażowane w ogólne przywoływanie pamięci, przyśrodkową korę przedczołową (b), powiązaną z osobistym zaangażowaniem, obszary klin i przedklin oraz złącze ciemieniowo-potyliczne (odpowiednio c, e), związane z przetwarzaniem reprezentacji wizualno-przestrzennych, oraz złącze czołowo-skroniowe (d), zaangażowane w afektywne przywoływanie AM; podobne efekty w przypadku tego ostatniego zaobserwowano również w ciele migdałowatym (nie pokazano). „Mapy aktywacji” są nałożone na obrazy mózgu o wysokiej rozdzielczości przedstawione w przekrojach wieńcowym (lewy panel) oraz strzałkowym (środkowy i prawy panel); paski kolorów wskazują gradient wartości t map aktywacji (p < 0.005, 10 sąsiednich wokseli 26), odzwierciedlający aktywność mózgu zsynchronizowaną czasowo z wystąpieniem wskazówek pamięciowych. Wykresy liniowe ilustrują przebieg czasowy sygnału fMRI (% zmiany sygnału) dla każdego typu próby i TR (1 TR = 2 seconds). L = lewa; R = prawa.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

Przedstawiony tutaj projekt eksperymentalny umożliwia badanie korelatów neuronalnych procesu przypominania sobie emocjonalnych wspomnień autobiograficznych. Projekt ten ma potencjał do poszerzenia naszej wiedzy na temat tego, w jaki sposób mózg generuje stronniczość afektywną (pozytywną lub negatywną) podczas przywoływania osobistych wspomnień oraz w jaki sposób stronniczość ta może być modulowana przez punkt skupienia podczas wydobywania informacji (na aspektach emocjonalnych lub nieemocjonalnych). Protokół ten niesie z...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Brak zadeklarowanych konfliktów interesów.

Podziękowania

Badania te zostały wsparte grantem Young Investigator Award z US National Alliance for Research on Schizophrenia and Depression oraz grantem CPRF z Canadian Psychiatric Research Foundation (dla FD). ED otrzymał wsparcie w ramach stypendium podoktorskiego Wyeth-CIHR. Autorzy pragną podziękować Peterowi Seresowi za pomoc w gromadzeniu danych fMRI oraz Kristinie Suen za pomoc w analizie danych.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Bibliografia

  1. Markowitsch, H. J. Autobiographical memory: a biocultural relais between subject and environment. Eur Arch Psychiatry Clin Neurosci. 258, 98-103 (2008).
  2. D'Argembeau, A., Van der Linden, M. Remembering pride and shame: self-enhancement and the phenomenology of autobiographical memory. Memory. 16, 538-547 (2008).
  3. Rubin, D. C., Berntsen, D., Bohni, M. K. A memory-based model of posttraumatic stress disorder: evaluating basic assumptions underlying the PTSD diagnosis. Psychol Rev. 115, 985-1011 (2008).
  4. Jacques, P. Functional neuroimaging of autobiographical memory. Trends Cogn Sci. 11, 219-227 (2007).
  5. Moscovitch, M. Functional neuroanatomy of remote episodic, semantic and spatial memory: a unified account based on multiple trace theory. J Anat. 207, 35-66 (2005).
  6. Dolcos, F., LaBar, K. S., Cabeza, R. Memory and emotion: Interdisciplinary perspectives. Uttl, B., Ohta, N., Siegenthaler, A. L. , Blackwell Publishing. Malden, MA. 107-134 (2006).
  7. Dolcos, F., Denkova, E. Neural Correlates of Encoding Emotional Memories: A Review of Functional Neuroimaging Evidence. Cell Science Reviews. 5, 78-122 (2008).
  8. Dolcos, F. The Impact of Emotion on Memory: Evidence from Brain Imaging Studies. , VDM Verlag. (2010).
  9. Dolcos, F., Iordan, A. D., Dolcos, S. Neural Correlates of Emotion-Cognition Interactions: A Review of Evidence from Brain Imaging Investigations. Journal of Cognitive Psychology. , Forthcoming (2011).
  10. Markowitsch, H. J., Vandekerckhove, M. M., Lanfermann, H., Russ, M. O. Engagement of lateral and medial prefrontal areas in the ecphory of sad and happy autobiographical memories. Cortex. 39, 643-665 (2003).
  11. Denkova, E., Botzung, A., Manning, L. Neural correlates of remembering/knowing famous people: an event-related fMRI study. Neuropsychologia. 44, 2783-2791 (2006).
  12. Botzung, A., Denkova, E., Ciuciu, P., Scheiber, C., Manning, L. The neural bases of the constructive nature of autobiographical memories studied with a self-paced fMRI design. Memory. 16, 351-363 (2008).
  13. Crovitz, H. F. Galton's walk: Methods for the analysis of thinking, intelligence, and creativity. , Harper & Row. New York. (1970).
  14. Crovitz, H. F., Schiffman, H. Frequency of episodic memories as a function of their age. Bulletin of the Psychonomic Society. 4, 517-518 (1974).
  15. Galton, F. Psychometric experiments. Brain. 2, 149-162 (1879).
  16. Cabeza, R. Brain activity during episodic retrieval of autobiographical and laboratory events: an fMRI study using a novel photo paradigm. J Cogn Neurosci. 16, 1583-1594 (2004).
  17. Gilboa, A., Winocur, G., Grady, C. L., Hevenor, S. J., Moscovitch, M. Remembering our past: functional neuroanatomy of recollection of recent and very remote personal events. Cereb Cortex. 14, 1214-1225 (2004).
  18. Levine, B., Svoboda, E., Hay, J. F., Winocur, G., Moscovitch, M. Aging and autobiographical memory: dissociating episodic from semantic retrieval. Psychol Aging. 17, 677-689 (2002).
  19. Sharot, T., Riccardi, A. M., Raio, C. M., Phelps, E. A. Neural mechanisms mediating optimism bias. Nature. 450, 102-105 (2007).
  20. Addis, D. R., Moscovitch, M., Crawley, A. P., McAndrews, M. P. Recollective qualities modulate hippocampal activation during autobiographical memory retrieval. Hippocampus. 14, 752-762 (2004).
  21. Rubin, D. C., Schrauf, R. W., Greenberg, D. L. Belief and recollection of autobiographical memories. Mem Cognit. 31, 887-901 (2003).
  22. Greenberg, D. L. Co-activation of the amygdala, hippocampus and inferior frontal gyrus during autobiographical memory retrieval. Neuropsychologia. 43, 659-674 (2005).
  23. Watson, D., Clark, L. A., Tellegen, A. Development and validation of brief measures of positive and negative affect: the PANAS scales. J Pers Soc Psychol. 54, 1063-1070 (1988).
  24. Denkova, E., Dolcos, S., Dolcos, F. Reliving Emotional Personal Memories: Affective Biases Linked to Personality and Sex-Related Differences. , Forthcoming (2011).
  25. Svoboda, E., McKinnon, M. C., Levine, B. The functional neuroanatomy of autobiographical memory: a meta-analysis. Neuropsychologia. 44, 2189-2208 (2006).
  26. Lieberman, M. D., Cunningham, W. A. Type I and Type II error concerns in fMRI research: re-balancing the scale. Soc Cogn Affect Neurosci. 4, 423-428 (2009).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Tagi

Sesja skanowania fMRIKwestionariusz pami ci autobiograficznejPrzy rodkowy p at skroniowyPo rodkowe struktury koroweStatystyczne mapowanie parametryczneKontrola pami ci semantycznejAnaliza aktywno ci m zguOsobiste wskaz wki pami cioweOcena intensywno ci emocjonalnej
Obrazowanie mózgu w badaniu neuronalnych korelatów emocjonalnych wspomnień autobiograficznych
Skontaktuj się z nami
Poleć bibliotece

Prywatność

Warunki Korzystania

Zasady

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.