Artykuł metodologiczny

Obrazowanie mózgu w badaniu neuronalnych korelatów regulacji emocji

DOI:

10.3791/2430

⸱

26 sierpnia 2011

 ,  ,  ,  , 
1Department of Psychology, University of Illinois, Urbana-Champaign, 2Department of Computing Science, University of Alberta, Edmonton, 3Department of Psychiatry, University of Alberta, Edmonton, 4Department of Psychology, University of Alberta, Edmonton, 5Centre for Neuroscience, University of Alberta, Edmonton, 6Neuroscience Program, University of Illinois, Urbana-Champaign, 7Beckman Institute, University of Illinois, Urbana-Champaign

W tym artykule

Podsumowanie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Przedstawiamy protokół umożliwiający badanie neuronalnych korelacji świadomej i automatycznej regulacji emocji z wykorzystaniem funkcjonalnego obrazowania rezonansem magnetycznym. Protokół ten może być stosowany u zdrowych uczestników, zarówno młodych, jak i starszych, a także u pacjentów klinicznych.

Streszczenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Zdolność do kontrolowania/regulowania emocji jest istotnym mechanizmem radzenia sobie w sytuacjach stresujących emocjonalnie. Choć poczyniono znaczące postępy w rozumieniu świadomej/zamierzonej regulacji emocji (ER), mniej wiadomo o nieświadomej/automatycznej ER oraz związanych z nią korelatach neuronalnych. Wynika to częściowo z problemów wpisanych w jednolite koncepcje przetwarzania automatycznego i świadomego1. Przedstawiamy tutaj protokół umożliwiający badanie korelatów neuronalnych zarówno zamierzonej, jak i automatycznej ER przy użyciu funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI). Protokół ten otwiera nowe możliwości badania różnych aspektów ER. Na przykład projekt eksperymentalny pozwala na manipulację celem regulacji emocji (świadoma vs. nieświadoma) oraz intensywnością wyzwania emocjonalnego (wysoka vs. niska). Ponadto umożliwia on badanie zarówno bezpośrednich (percepcja emocji), jak i długoterminowych efektów (pamięć emocjonalna) strategii ER w przetwarzaniu emocji. W związku z tym protokół ten może przyczynić się do lepszego zrozumienia mechanizmów neuronalnych regulacji emocji w zdrowym zachowaniu oraz do uzyskania wglądu w możliwe przyczyny deficytów w depresji i zaburzeniach lękowych, w których dysregulacja emocji często należy do głównych wyniszczających cech.

Protokół

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Projekt zadania, bodźce i protokół eksperymentalny

Główny protokół obejmuje oceny ratingów emocjonalnych obrazów (natychmiastowy wpływ), a także pamięci dotyczącą
te obrazy (długoterminowy wpływ), w wyniku wywołania celu polegającego na regulacji reakcji emocjonalnych. Cel regulacji jest wywoływany wyraźnie lub niejawniea natychmiastowy i długofalowy wpływ oceniono w odniesieniu do ocen i zapamiętania obrazów prezentowanych podczas bloków/przebiegów bazowych poprzedzających manipulacje ER (linia bazowa przed indukcją ER); schemat ogólnego projektu eksperymentalnego przedstawiono na rysunku 1. Poniżej przedstawiamy szczegółowe informacje dotyczące wszystkich tych aspektów.

figure-protocol-1
Rycina 1. Schemat protokołu. Cel regulacji emocji (ER) jest indukowany u każdego uczestnika zarówno w sposób świadomy/jawny, jak i nieświadomy/niejawny, jednak kolejność indukcji jest różna i zrównoważona pomiędzy uczestnikami – tj. osoby przypisane do jawnej ER w pierwszej części wykonują manipulację niejawną w drugiej części i na odwrót; każdej manipulacji poprzedzają własne pomiary bazowe. Szczegółowe opisy zadań oceny (Rating) i pamięci (Memory) znajdują się poniżej.

Manipulacja regulacją emocji

  1. Jawna manipulacja regulacją emocji (ER). W warunku jawnej ER zadaniu oceny emocji poprzedzają instrukcje dotyczące tłumienia przeżywania emocji oraz ekspresji reakcji emocjonalnych. Wcześniejsze dowody sugerują, że jawne strategie ER mogą niezawodnie wpływać na reakcje emocjonalne2.
  2. Niejawna manipulacja regulacją emocji (ER). W tym celu zastosowano adaptację Zadania z Pomieszanymi Zdaniami (SST)3, aby nieświadomie wywołać cel regulacji emocji. W tym zadaniu uczestnicy muszą ułożyć 20 poprawnych gramatycznie zdań czterowyrazowych z zestawów pięciowyrazowych, które zawierają osadzone słowa przekazujące ideę kontroli emocji (np. „powstrzymuje”, „stabilny”, „ukryty”), co w ten sposób przygotowuje uczestników do tłumienia ich reakcji emocjonalnej4. Słowa dotyczące kontroli emocji zostały zaczerpnięte z poprzednich badań4 i wybrane poprzez poproszenie studentów o „wymienienie 20 słów, które przychodzą im na myśl przy koncepcji 'kontroli emocji'”.
  3. Warto zauważyć, że w celu zachowania tej samej struktury zadania w obu warunkach ER, w warunku jawnej ER również wykonuje się SST, jednak w tym przypadku uczestnicy otrzymują 20 zdań zawierających wyłącznie neutralne określenia w odniesieniu do celu kontroli emocji.

Ocena bezpośredniego wpływu manipulacji ER: Zadanie oceny emocjonalnej

  1. Wybór bodźców. Bodźce stanowią obrazy emocjonalne i neutralne wybrane z Międzynarodowego Systemu Obrazów Afektywnych (IAPS)5, w oparciu o ich normatywne wyniki dla emocjonalnej walencji oraz pobudzenia. Należy zwrócić szczególną uwagę na zrównoważenie treści emocjonalnej obrazów we wszystkich seriach badania, aby uniknąć efektów zakłócających wynikających z możliwych różnic w tych podstawowych właściwościach.
  2. Czas trwania zadania. Każdy obraz jest wyświetlany na ekranie przez 4 s, a następnie usuwany w celu zminimalizowania efektów zakłócających związanych z ruchami gałek ocznych towarzyszącymi przedłużonemu skanowaniu obrazów6; po każdym obrazie następuje krzyż fiksacyjny przez 12 s. Zadaniem uczestników jest oglądanie obrazu i ocena subiektywnego doświadczenia emocjonalnego wywołanego przez obrazy w 8-punktowej skali (1 = neutralne, 8 = skrajnie negatywne). Aby uniknąć indukcji nastroju, obrazy są pseudo-randomizowane w taki sposób, aby nie prezentowano więcej niż trzech obrazów o tej samej walencji jeden po drugim.

Ocena długoterminowego wpływu manipulacji ER: zadanie z odzyskiwania pamięci

  1. Tydzień później uczestnicy oglądają taką samą liczbę obrazów Starych (widzianych w skanerze) i Nowych (nigdy wcześniej niewidzianych), które są prezentowane w czerni i bieli, aby zapobiec efektowi sufitu. Po podjęciu decyzji Stary/Nowy na podstawie tego, czy pamiętają oglądanie obrazów podczas przebywania w skanerze, uczestnicy oceniają również pewność swoich odpowiedzi w 3-stopniowej skali (1 = niska; 2 = średnia; 3 = wysoka pewność).

2. Przygotowanie obiektu do skanowania

Wszyscy uczestnicy przed rozpoczęciem protokołu eksperymentalnego, zatwierdzonego przez Komisję Etyczną, pisemnie wyrażają świadomą zgodę na udział w badaniu. Są oni również uprzedzani, że wiele obrazów przedstawia drastyczne zdarzenia, takie jak akty przemocy lub traumy, a dodatkowo otrzymują wydrukowane przykłady reprezentatywnych zdjęć.

Przed skanowaniem

  1. W dniu skanowania oceniany jest aktualny stan psychiczny uczestników7, aby kontrolować wpływ nastroju na doświadczenia emocjonalne i zdolność do kontrolowania emocji. W połączeniu z ocenami po skanowaniu, wstępne ewaluacje te mogą być również wykorzystane do wykrycia zmian w nastroju wynikających z udziału w badaniu. Można również przeprowadzić oceny cech osobowości, takich jak te wskazujące na nawykowe stosowanie strategii regulacji emocji8, aby zbadać ich możliwy wpływ na powodzenie manipulacji ER oraz powiązane z tym korelaty neuronalne.
  2. Przed skanowaniem uczestnicy zostają szczegółowo poinformowani o procedurach obrazowania oraz otrzymują konkretne instrukcje dotyczące zadania behawioralnego. Aby uniknąć dyskomfortu i zwiększyć stopień zaznajomienia się z zadaniem, uczestnicy przechodzą również skrócone sesje treningowe zarówno dla zadania oceny emocji, jak i dla SST.

W pomieszczeniu do skanowania

  1. Uczestników instruuje się, aby położyli się na plecach na stole do skanowania, stosując dodatkowe poduszki pod głową w celu zapewnienia komfortu podczas badania i zminimalizowania ruchów. Nielepka strona kawałka taśmy może zostać lekko owinięta wokół czoła uczestników, aby dodatkowo ograniczyć ruchy głowy. Uczestnicy otrzymują ochronniki słuchu oraz słuchawki izolacyjne do komunikacji z eksperymentatorem podczas skanowania MRI.
  2. Prawą dłoń badanych ustawia się wygodnie na pudełku z przyciskami odpowiedzi, dzięki czemu lewa ręka może służyć jako podparcie lub być wykorzystana do innych pomiarów (np. odpowiedzi przewodnictwa skóry). W pobliżu umieszcza się przycisk awaryjnego zatrzymania, aby badany mógł zasygnalizować pilną potrzebę zatrzymania skanera. Przed rozpoczęciem zbierania danych kluczowe jest upewnienie się, że badany wyraźnie widzi projekcję ekranu z prezentowanymi bodźcami oraz że przyciski odpowiedzi działają prawidłowo.
  3. Badanie jest podzielone na serie/bloki prób, aby umożliwić uczestnikom odpoczynek oraz uniknąć znacznej utraty danych w przypadku awarii sprzętu. Kolejność serii jest zrównoważona między uczestnikami, a każda seria rozpoczyna się od sześciu sekund fiksacji, aby umożliwić stabilizację sygnału MR.

3. Rejestracja i przetwarzanie danych

Parametry skanowania

Zebrano dane MRI od 24 młodych, zdrowych uczestników, wykorzystując skaner Siemens Sonata 1.5 Tesla do rejestracji obrazów. Obrazy anatomiczne stanowią serie anatomiczne 3D MPRAGE (czas repetycji (TR) = 1600 ms, czas echa (TE) = 3.82 ms; liczba warstw = 112; rozmiar woksela = 1x1x1mm). Obrazy funkcjonalne składają się z serii 28 warstw funkcjonalnych (rozmiar woksela = 4x4x4 mm), pozyskanych w płaszczyźnie osiowej przy użyciu sekwencji echoplanarnej (TR = 2000 ms; TE = 40 ms; pole widzenia FOV = 256x256mm), co pozwoliło na pełne pokrycie obszaru mózgu.

Analiza danych

Stosujemy Statistical Parametric Mapping (SPM: http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/) w połączeniu z własnymi narzędziami opartymi na środowisku MATLAB. Przetwarzanie wstępne obejmuje typowe etapy: kontrolę jakości, wyrównanie TR, korekcję ruchu, korejestrację, normalizację oraz wygładzanie (jądro 8 mm3)9. Statystyczne analizy na poziomie indywidualnym i grupowym mogą obejmować porównania aktywności mózgu w zależności od manipulacji ER (próby ER względem bazowych; patrz Rysunek 2), walencji emocjonalnej (negatywna względem neutralnej), pobudzenia (niskie względem wysokiego) oraz wyników pamięciowych (zapamiętane względem zapomnianych). W celu zbadania, w jaki sposób aktywność mózgu współzmienia się z indywidualnymi różnicami w zachowaniu i osobowości, można również przeprowadzić analizy korelacji danych z obrazowania mózgu z danymi behawioralnymi (np. oceny obrazów) i/lub wynikami indeksującymi miary osobowości (np. cechy osobowości indeksujące nawykowe stosowanie strategii ER).

4. Reprezentatywne wyniki:

figure-protocol-2
Rysunek 2. Zmniejszona aktywność ciała migdałowatego i zwiększona aktywność kory przedczołowej po manipulacji ER. Wywołanie celu ER wiązało się ze zmniejszoną aktywnością w obszarach mózgu związanych z przetwarzaniem emocji, w tym w ciele migdałowatym (a), oraz zwiększoną aktywnością w regionach mózgu związanych z kontrolą poznawczą i regulacją emocji10, w tym w brzuszno-bocznej korze przedczołowej (PFC) (b), grzbietowo-bocznej PFC (d) oraz przyśrodkowej PFC (c)11,12. Jak pokazano na wykresie słupkowym ilustrującym aktywność vlPFC, jawna i ukryta ER wiązały się z podobnymi wzorcami odpowiedzi, co sugeruje, że zmiany te odzwierciedlają wspólny wkład jawnej i ukrytej ER. „Mapy aktywacji” są nałożone na obrazy mózgu o wysokiej rozdzielczości wyświetlane w przekrojach wieńcowych; paski kolorów wskazują gradient wartości t map aktywacji na podstawie statystyki grupowej (N = 24), odzwierciedlając aktywność mózgu w wokselach, które wykazują zmniejszoną (lewy panel) lub zwiększoną (prawy panel) aktywność w wyniku manipulacji ER. Należy zauważyć, że obszary aktywacji w PFC mogą obejmować więcej regionów, zgodnie z następującym przyporządkowaniem: vlPFC/wyspa (b) oraz grzbietowa przednia kora zakrętu obręczy/kora przedmotoryczna (c). Wykresy słupkowe ilustrują procentowe zmiany sygnału w odpowiedzi na obrazy emocjonalne (Emo) i neutralne (Neu) przed (tj. BaseRuns) i po wywołaniu celów ER (tj. Combined ER = średnia z jawnej i ukrytej ER, Explicit ER oraz Implicit ER), wyekstrahowane z wokseli wykazujących różnice przed i po ER. L = lewa; R = prawa.

figure-protocol-3
Tabela 1. Obniżenie ocen emocjonalnych po manipulacji ER. Podobnie jak w wynikach fMRI, odnotowano spadek ocen emocjonalnych po indukcji ER, a efekt ten wynikał ze spadków następujących zarówno po jawnej, jak i niejawnej ER. Co ważne, oceny emocjonalne nie zmieniły się znacząco w grupie kontrolnej, która wykonywała to samo zadanie po podobnym czasie oczekiwania, ale bez indukcji celu ER. Potwierdzając te wnioski, ANOVA z powtarzanymi pomiarami 2 (Manipulacja: Baseline vs. Indukcja ER) x 2 (Walencja: Emocjonalna vs. Neutralna) przeprowadzona na danych z grupy eksperymentalnej* wykazała istotny efekt główny Manipulacji (F[1, 19] = 11,21, p < 0,002) oraz istotną interakcję Manipulacja x Walencja (F[1, 19] = 3,02, p < 0,05), natomiast podobna ANOVA dwuczynnikowa na danych z grupy kontrolnej (N = 9) nie wykazała istotnego efektu głównego Opóźnienia (Baseline vs. Sesje Opóźnione) ani istotnej interakcji Opóźnienie x Walencja. Wyniki te sugerują, że spadek ocen w grupie eksperymentalnej był spowodowany indukcją celu kontroli emocji, a nie habituacją w wyniku wielokrotnej ekspozycji na stymulację emocjonalną. *ze względu na utratę danych z przyczyn powszechnych (np. awaria techniczna), analizy behawioralne w grupie eksperymentalnej oparto na danych od 20 uczestników.

Wzięte razem, te wyniki behawioralne i obrazy mózgu walidują obecny projekt eksperymentalny, który może być wykorzystany do porównania jawnego i ukrytego indukowania celu regulacji emocji. Należy zauważyć, że niniejszy raport kładzie nacisk na aspekty wynikające ze wspólnego wkładu jawnych i ukrytych manipulacji ER, jednak nie wyklucza to możliwości, że ich efekty mogą być rozdzielne na poziomie behawioralnym i/lub mózgowym.

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

Dyskusja

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Opisaliśmy protokół obejmujący jawną i ukrytą manipulację celem w celu regulacji emocji, co pozwala na badanie powiązanych z tym korelacji neuronalnych. Projekt ten ma potencjał do poszerzenia naszej wiedzy na temat tego, jak mózg reguluje emocje, będąc odpowiednim do porównania jawnej regulacji emocji (ER) z ukrytą ER, która jest nieumyślna i może zachodzić bez wglądu i świadomości uczestnika13,14. W związku z tym protokół ten może być szczególnie użyteczny w badaniach nad nawykowymi przeciwstawnymi skrzywien...

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

Oświadczenia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Nie zadeklarowano żadnych konfliktów interesów.

Podziękowania

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Niniejsze badanie zostało wsparte przez Young Investigator Award przyznane przez National Alliance for Research on Schizophrenia and Depression oraz nagrodę CPRF z Canadian Psychiatric Research Foundation (dla FD). Autorzy pragną podziękować Trishy Chakrabarty i 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

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Bargh, J. A., Williams, L. E. Handbook of emotion regulation. Gross, J. J. , The Guilford Press. New York, NY. 429-445 (2007).
  2. McRae, K. The neural bases of distraction and reappraisal. J Cogn Neurosci. 22, 248-262 (2010).
  3. Srull, T. K., Wyer, R. S. The role of category accessibility in the interpretation of information about persons: Some determinants and implications. Journal of Personality and Social Psychology. 37, 1660-1672 (1979).
  4. Mauss, I. B., Cook, C. L., Gross, J. J. Automatic emotion regulation during anger provocation. Journal of Experimental Social Psychology. 43, (2007).
  5. Lang, P. J., Bradley, M. M., Cuthbert, B. N. Technical Report A-8. , University of Florida. Gainesville, FL. (2008).
  6. van Reekum, C. M., Johnstone, T., Urry, H. L. Gaze fixations predict brain activation during the voluntary regulation of picture induced negative affect. NeuroImage. 36, 1041-1055 (2007).
  7. 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).
  8. Gross, J. J., John, O. P. Individual differences in two emotion regulation processes: implications for affect, relationships, and well-being. Journal of Personality and Social Psychology. 85, 348-362 (2003).
  9. Friston, K. J., Ashburner, J. T., Kiebel, S. J., Nichols, T. E., Penny, W. D. Statistical Parametric Mapping: The Analysis of Functional Brain Images. , Elsevier. London. (2006).
  10. Goldin, P. R., McRae, K., Ramel, W., Gross, J. J. The neural bases of emotion regulation: reappraisal and suppression of negative emotion. Biological Psychiatry. 63, 577-586 (2008).
  11. Berkman, E. T., Lieberman, M. D. Using neuroscience to broaden emotion regulation: Theoretical and methodological considerations. Social and Personality Compass. 3, 475-493 (2009).
  12. Ochsner, K. N., Gross, J. J. Cognitive emotion regulation: Insights from social cognitive and affective neuroscience. Currents Directions in Psychological Science. 17, 153-158 (2008).
  13. Koole, S. L., Rothermund, K. I Feel Better but I Don't Know Why": The Psychology of Implicit Emotion Regulation. Cognition and Emotion. 25, 389-399 (2011).
  14. Gyurak, A., Gross, J. J., Etkin, A. Explicit and implicit emotion regulation: A dual-process framework. Cognition and Emotion. 25, 400-412 (2011).
  15. Mather, M., Carstensen, L. L. Aging and motivated cognition: the positivity effect in attention and memory. Trends Cogn Sci. 9, 496-502 (2005).
  16. Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders IV. , American Psychiatric Association. Washinton, D.C. (1994).
  17. Jacques, P., Dolcos, F., Cabeza, R. Effects of aging on functional connectivity of the amygdala during negative evaluation: a network analysis of fMRI data. Neurobiol Aging. 31, 315-327 (2010).
  18. Jacques, P. L., Dolcos, F., Cabeza, R. Effects of aging on functional connectivity of the amygdala for subsequent memory of negative pictures: a network analysis of functional magnetic resonance imaging data. Psychol Sci. 20, 74-84 (2009).
  19. Ritchey, M., Dolcos, F., Eddington, K. M., Strauman, T. J., Cabeza, R. Neural correlates of emotional processing in depression: Changes with behavioral cognitive therapy and predictors of treatment response. Journal of Psychiatric Research. 45, 577-587 (2011).
  20. Eddington, K. M. Neural correlates of idiographic goal priming in depression: goal-specific dysfunctions in the orbitofrontal cortex. Soc Cogn Affect Neurosci. 4, 238-246 (2009).

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

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Funkcjonalny rezonans magnetycznyaktywno cia a migda owategokora przedczo owajawna kontrola emocjonalnaniejawna kontrola emocjonalnazadanie pami ci emocjonalnejanaliza obrazowania m zguzadanie z pomieszanymi zdaniamiskala oceny emocji

Powiązane artykuły