Name: O condicionamento do medo humano Realizado em total imersão Realidade Virtual 3-Dimensional (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2010-08-09T17:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 38 s
Description: Aprenda condicionamento de medo em humanos usando realidade virtual imersiva 3D. Este método mede respostas fisiológicas, aquisição de medo, extinção e retenção de memória contextual.

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Agradecemos a Holton Thompson por seu trabalho na criação do Virtools 3-D mundos em Maya e Monson Eric para os desenhos esquemáticos. Pesquisa foi patrocinada em parte pelo NIH postdoctoral F32 MH078471 a NCH, e NIDA RO1 DA027802 a KSL. O mergulho foi financiada pela NSF BCS-0420632.

Estímulos A. e Design Task 1. Concepção geral. Examinamos influências contextuais na aquisição medo e retenção da memória ao longo de dois dias. Este projeto está em paralelo com estudos com roedores, que respondem por processos de consolidação neurobiológicas a longo prazo da formação da memória 3 e contingências do mundo real em que o medo é aprendido, a uma distância temporal de terapia e re-exposição de experiências. Dinâmica estímulos condicionados (CS) (cobras se movendo e aranhas) foram encontrados em um ambiente totalmente virtual imersiva conhecido como Ambiente Virtual Immersive Duque (DIVE), e foram condicionalmente emparelhado com a apresentação de estimulação do pulso elétrico. Um diferencial de procedimento de condicionamento de medo foi empregado utilizando a resposta da pele condutância (SCR) como uma medida depende do medo. Aqui demonstramos medo condicionado e retenção de memória subseqüentes que foi testado durante dois dias no mergulho em 26 participantes saudáveis ​​do sexo masculino e feminino, com idades entre 18-30 anos de idade na Duke University. Este protocolo foi aprovado e de acordo com as normas IRB Duke University. 2. Participante criado em DIVE. O mergulho é um completamente fechado, de seis lados, meio ambiente 3m x 3m x 3m, back-projetada realidade virtual (VR). O mergulho é localizado em um cubo especialmente construído 30 pés (Sala de Controle (VisRoom), Figura 1) no Centro Interdisciplinar de Engenharia, Medicina e Ciências Aplicadas da Universidade de Duke. O condicionamento do medo no mergulho foi realizado como descrito acima. Os participantes estavam sentados no centro do mergulho para a frente com a cabeça de monitoramento sobre os óculos 3-D olho. Os participantes são levados a um passeio "virtual fixo através do ambiente designado durante cada fase de aprendizagem, onde as cobras e aranhas virtuais são encontrados. Estes constrangimentos posturais foram feitas para evitar tonturas, conta a variabilidade de altura, controle de quantidade de contexto e exposição de estímulo entre participantes, e para garantir que a exibição visual realista é atualizado de acordo com o movimento dos participantes através do cenário. 3. Procedimento condicionado discriminação. Um procedimento de discriminação foi empregado, em que a apresentação de um CS visuais é parcialmente reforçada (40% taxa de reforço) por um estímulo co-terminação elétrica, o estímulo incondicionado (EUA) durante a fase de aquisição. Os participantes foram atribuídos a uma das duas condições: a aquisição medo de cobras ou aranhas virtuais virtual. Os estímulos reforçados emparelhado com os EUA são referidos como "CS +, enquanto o outro estímulo visual" CS "é explicitamente unpaired como controle. A + CS e CS-foram distribuídos aleatoriamente e contrabalançada entre os grupos. 4. Estímulos condicionados. Os estímulos foram cobras e aranhas dinâmica que, individualmente, aparecem no meio e no centro da tela frontal do mergulho com a duração de 4 seg. Esta co-ocorreram com um estímulo auditivo de sinalização a aparência de uma cobra ou aranha para alertar o participante para a presença de um estímulo romance no ambiente (chocalho ou o som tocando, respectivamente). A cena virtual, juntamente com as aranhas cobras ad foram criados usando o software de animação Maya e importados para o software Virtools (VirTool SA, da Companhia de comportamento, Paris, França) para visualização no mergulho. 5. Os estímulos incondicionados. Estimulação elétrica foi ajustado antes do início do experimento de acordo com o nível de cada sujeito a tolerância, a fim de facilitar as comparações de grupo e eliminar as influências das diferenças de confusão global, o nível de excitação entre os grupos 4, 5. O nível de estimulação foi escolhida por cada participante a ser sua percepção de "altamente irritante, mas não doloroso usando um procedimento de escada ascendente. Voltage foi inicialmente fixada em um nível baixo de 30 V e aumentada em incrementos de 5 V até que os participantes indicaram que seus nível de tolerância tinha sido alcançado sem induzir dor Estimulação (200 msec duração entregues em 30-50 Hz) foi administrado transcutânea sobre o nervo mediano do pulso dos participantes dominante por um eletrodo bipolar de superfície-estimulante (21 espaçamento entre os eletrodos mm:. Grama Telefactor- modelo FE 10S2, West Warwick, RI). O cabos-eletrodos foram garantidos por uma cinta de borracha e foram anexadas a um Grass-Telefactor SD-9 leva estimulador via cabo coaxial que foram blindados e aterrados através de um filtro de radiofreqüência. Um gel com base salina (Sigma Gel: Parker Laboratories, Fairfield, NJ) foi utilizado como um condutor electrolítico (ver Figura 2) Os participantes foram informados de que todos os pulsos seriam entregues na mesma intensidade.. 6. Fases de formação. O experimento aqui descrito foi realizado em duas sessões com um atraso de 24 horas. Durante os abetossessão t, o período de habituação inicial consistiu em 4 ensaios de cada tipo CS visto em um fundo cinza em 3-D de imersão total, mas apresentado sem reforço ou o mundo virtual em que a formação ou teste ocorreu. Esta fase permitiu a aclimatação ao ambiente experimental no mergulho e redução de orientar respostas aos estímulos condicionados. Imediatamente após a fase de habituação, a fase de aquisição medo consistiu de 16 intermixed ensaios de cada tipo CS, na qual o CS é apresentado sozinho e 5 dos 16 ensaios CS + são reforçadas. Aproximadamente 24 horas mais tarde, o teste para a retenção da memória e da formação extinção ocorreu. Esta fase consistiu em 16 ensaios de cada tipo CS sem EUA, em um contexto virtual que ou era a mesma ou diferente do contexto de aquisição medo (contrabalançada entre os participantes). Um contexto era um ambiente indoor (interior de um apartamento mobiliado Contexto, A) eo outro contexto era um ambiente ao ar livre (cena bairro, B Contexto). Os indivíduos foram aleatoriamente designados para um grupo experimental, que determinou a ordem de apresentação contexto, nos dias 1 e 2. Eles foram designados para a condição mesmo contexto (AA ou BB) ou de uma condição Mudança de contexto (AB ou BA). O comprimento do caminho e curso foram pareados por coerência entre os mundos virtuais, como o foram o número ea colocação de objetos / estímulos dentro dos diferentes ambientes. 7. Parâmetros experimentais. O intervalo inter-ensaio foi de 14 ± 2 seg. A seqüência de CSS foi pseudorandom, sujeito à restrição de que não mais de 2 ensaios do CS mesmo ocorrem consecutivamente (para evitar confusão induções de ansiedade estado e expectativa cognitiva). Reforço parcial (40%) do CS + foi usado para retardar a extinção rápida que normalmente ocorre em participantes humanos seguir 100% de reforço CS + 6,7. Além disso, o reforço parcial fornece uma contingência condicionado mais realista na medida em que os eventos aversivos nem sempre ocorrem após um estímulo temido. 8. Instruções tarefa. Antes de cada fase experimental, os participantes foram informados sobre as características do projeto seguinte: eles iriam encontrar cobras e aranhas animada no ambiente virtual, eles seriam guiados através do ambiente em um passeio virtual ao longo de um caminho fixo, e eles podem receber a estimulação elétrica em o pulso ao nível que foi definido antes do condicionamento a qualquer momento durante o estudo. Eles foram instruídos para enfrentar diretamente para a frente e atender às serpentes e aranhas imagens apresentadas no centro da tela da frente, e lembrou que eles não têm nenhum controle sobre seu próprio movimento através do mundo ou a ocorrência de estimulação elétrica. Eles também foram informados de que eles poderiam rescindir o estudo a qualquer momento sem penalidade para eles. Medidas B. Psicofisiológica 1. Coleta de Dados. SCR foi usada como medida dependente de medo, como descrito anteriormente 4, 6. SCR foi gravado através de um sistema de monitoramento psicofisiológicas (Biopac Systems, Santa Barbara, CA). SCR foi monitorada de prata-cloreto de prata discos eletrodo presa por tiras de velcro para as falanges médias do primeiro e segundo dedos da mão não-dominante. Um gel com base salina (Sigma Gel) foi usado como um eletrólito condutor. Os indivíduos foram instruídos a manter a sua mão ainda para evitar artefatos de movimento no eletrodo de gravação SCR. Leva atingiu o sistema de gravação Biopac fisiológicas que está localizado fora do mergulho na sala de controle. O sistema Biopac sincroniza com o computador apresentação do estímulo executando software Virtools. A figura 1 ilustra um participante no mergulho, imerso em Contexto A. A técnica criada do computador de controle (Virtools e geração de script), Biopac (SCR), e estimulador elétrico são ilustrados na Figura 2. Condutância da pele foi amostrado a 200 Hz, amplificado, e armazenadas para análise off-line usando AcqKnowledge software (Biopac Systems, Santa Barbara, CA). Virtools software controla a apresentação do estímulo e aciona o gerador de choque através de um DIO-24 National Instruments cartão de aquisição de dados (Austin, TX). As formas de onda registradas são lowpass filtrada usando uma janela de Blackman (freqüência de corte = 31 Hz) e suavizada ao longo de 3 pontos sucessivos de dados. Amplitudes de resposta de condutância da pele foram tempo bloqueado no início de cada relação CS e dos EUA para a linha de base pré-estímulo para derivar uma medida dependente do medo condicionado e incondicionado, respectivamente 4-6, 8. Para inclusão na análise dos dados, os seguintes critérios foram estabelecidos: latência = 1-4 s, duração = 0,5-5 s e amplitude mínima = 0,02 micro Siemens (mS). Respostas que não cumpram estes critérios são classificados com zero. 2. Analysé de SCR. SCR, porque os dados são normalmente distorcidas em direção a zero, os dados foram raiz quadrada transformado antes da análise estatística para alcançar uma distribuição normal. Os dados de cada tipo CS (cobras ou aranhas virtuais) foram recolhidas em 'início' e 'atrasado' blocos de julgamento de cada fase, como a aprendizagem normalmente varia ao longo do tempo dentro de cada fase de aprendizagem. Análises de medidas repetidas de variância (ANOVA) foram utilizados para calcular as diferenças de grupo nas respostas de condutância condicionado pele como uma função de aprendizagem Fase e Tipo CS como dentro de variáveis ​​sujeitos (aquisição tardia (CS +, CS), Extinção cedo ou mais tarde (CS +, CS -) e atribuição de contexto (Same ou Shift) como o entre-sujeitos variável Os dados foram normalizados dividindo-se os valores de resposta condicionada em cada prova de cada próprios participantes máximo de resposta dos EUA para a estimulação do pulso (em qualquer julgamento) para explicar as variações individuais. na resposta e descartar os não-respondedores (indivíduos que apresentam SCRs pouca ou nenhuma). Para visualização de dados na Figura 3 pontos diferenciais SCR foram calculados como um índice de aprendizagem, subtraindo as respostas para os blocos de CS-dos de CS + em julgamento. De acordo com esta medida, as pontuações diferença de zero refletem nenhuma aprendizagem, enquanto que pontuações diferença acima de zero refletem aprendizagem de uma resposta de medo. No entanto, para estatisticamente determinar a retenção de medo contextual como mostrado na Figura 3 a Student t-test foi calculado em valores SCR para + o CS e CS-em Extinção início no dia 2 em função da manipulação de contexto (mesmo contexto vs deslocamento de contexto como uma análise entre os grupos). C. Descrição do Sistema Hardware A Duke University sistema de mergulho é baseado na realidade virtual projetada "CAVE" design 9. O sistema de mergulho é de 3 mx 3 mx 3 m sala onde todos os 6 "paredes" (4 paredes, o teto eo chão) mostram imagens de computador por projeção estereográfica traseira. Cada parede tem um projetor DLP (Digital Mirage 2 Christie S K, operando a 1056x1056 @ 110 hz 10) que por sua vez é controlado por um computador dedicado tornar (Windows XP dual core 2.0 GHz com nVidia Quadro 3000FX-G placas gráficas). Uma parede se abre para permitir o acesso de entrada e saída do mergulho. A 6 computadores tornam são controlados por um computador principal que se comunica com o sistema de rastreamento (Intersense IS-900 11), controla o sistema de som, e envia um pulso através da porta paralela para o sistema de choque elétrico. O sistema de rastreamento fornece localização 3D e informações de orientação para a cabeça do participante e posições das mãos. Visão estereográfica ativa é fornecida através de copos de cristal líquido obturador (CrystalEyes 3 12). Os sete computadores (6 computadores renderizar e computador principal) são sincronizados em limites de quadro de imagem através da capacidade de genlock (G-sync) das placas de vídeo nVidia. D. Descrição Software O condicionamento do medo e contextos testes de retenção para este experimento consiste em dois diferentes mundos virtuais através do qual os participantes são levados a uma visita guiada. Os mundos virtuais foram modeladas utilizando o pacote de modelagem 3D Maya 13. A navegação é limitada a um caminho fixo que é idêntico em todos os mundos virtuais. Movimento ao longo deste caminho é controlado através do sistema de software Virtools 14. Virtools é um motor de jogo projetado principalmente para um desktop ou web-based experiência. Através da extensão de VRPack Virtools, mundos virtuais são projetadas no mergulho. Virtools se comunica com o sistema de rastreamento por meio da Rede Virtual Reality Peripheral (VRPN 15), uma biblioteca de código aberto. VRPN registra a localização participantes cabeça e mão e orientação, bem como informações pressione o botão. Virtools usa as informações de rastreamento de cabeça para tornar a cena 3D na perspectiva correta para o participante. <img src="/files/ftp_upload/1993/1993fig1.jpg" alt="Figura 1" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 1"> Figura 1. Esquemática da sala de controle (VisRoom) eo cubo do mergulho com um participante humano visualização de uma cena virtual. <img src="/files/ftp_upload/1993/1993fig2.jpg" alt="Figura 2" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 2"> Figura 2. Diagrama de um participante com eletrodos de pele condutância na mão esquerda medindo respostas tônico e fásico aos estímulos. Eletrodos do estimulador elétrico estão no pulso direito. Biopac coleta dados fisiológicos através Reconheça software no computador laptop. Códigos são enviados via OSC de computador onde o software Virtools gera scripts de realidade virtual projetada no mergulho. <img src="/files/ftp_upload/1993/1993fig3.jpg" alt="Figura 3" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 3"> Figura 3. Comparação de Aquisição Medo e Extinção de mergulho e de Laboratório. Diferencial de resposta de condutância da pele (SCR) + / - SEM nos participantes condicionado e retestados 24 horas mais tarde no TrabalhoRealidade ou Virtual Atory (DIVE). Gráfico ilustra o medo de aquisição equivalente e extinção de participantes no mergulho e estudos laboratoriais. Mesmo contexto (n = 12) de testes no dia 2 em rendimentos DIVE retenção de memória mais robusto medo em relação ao contexto Shifted (n = 14) medidos por SCR para CS +, em participantes nosso mergulho, mas não no nosso laboratório participantes, * p = 0,05 .

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Não há conflitos de interesse declarados.

1. Resultados Equivalente aquisição medo dentro da sessão e extinção entre os grupos foi encontrada (Figura 3). Estes dados indicam que estudos de condicionamento confiável e informativo medo pode ser realizada dentro das limitações e capacidades de um ambiente totalmente envolvente. Além disso, também demonstram o medo de memória contextual robusta no mesmo contexto participantes medo retenção no mergulho (participantes que permaneceram no mesmo contexto para os dias 1 e 2, em relação àqueles que experimentaram uma mudança de contexto). A retenção do medo é mais forte no mergulho do que a observada em um laboratório convencional combinado de paradigma 16 (ver Figura 3). Com a instalação imersiva VR, também se pode examinar e manipular ambientes ricos contextual para investigar os processos de memória declarativa em seres humanos, ao contrário do ambiente de laboratório, onde as manipulações contexto realista de múltiplos modelos são difíceis de realizar. Finalmente, os mundos VR pode ser facilmente portado para uso em conjunto com ressonância magnética funcional (fMRI), usando os óculos estereoscópicos VR para conduzir a análise de ativação cerebral durante a codificação ou recuperação de aquisição medo, extinção e recaída. Esta metodologia pode ser utilizada para roedores ponte e achados clínicos de medo e ansiedade. 2. Controlar contexto e exposição de estímulo na realidade virtual. Uma questão importante com a exploração VR para uso experimental é também a sua força. Especificamente, totalmente imersiva VR oferece a complexidade, confunde, e da liberdade do mundo real. Por exemplo, na vida real, vítimas de trauma experiência um estímulo aversivo num contexto de uma quantidade desconhecida de tempo. A exposição contextual, características específicas e outras informações sensoriais que foram atendidos também são desconhecidos, ou não confirmáveis. Da mesma forma, se fôssemos para permitir aos participantes a explorar livremente os ambientes virtuais não seríamos capazes de explicar contexto ou tempo de estímulo de exposição ou duração. Por exemplo, um participante pode caminhar muito rapidamente, e perder 3 de 4 CS + apresentações. Outro pode explorar apenas um quarto no apartamento virtual. Da mesma forma, se a apresentação do estímulo não é especificado no centro da tela, onde o olhar é dirigido antes de começar, os participantes vão evitar ou perca apresentações CS. Nossa solução para estes confunde potencial era para levar os participantes em uma excursão, sentados guiada de cada ambiente a uma taxa que permita um intervalo interstimulus específicas (ISI) e duração do estímulo. Poderíamos, então, extrair dados comparáveis ​​SCR a partir de pontos de tempo específicos e locais específicos em todos os participantes (por exemplo, as respostas ao + CS, EUA, e CS-estímulos). Dificuldades encontradas após a tomada desta decisão incluídas encontrar uma forma de caminho, comprimento e taxa de movimento que não causaria náuseas ou dissonância proprioceptiva para o participante, e ainda se sentir apropriado para imitar a deambulação natural através de um ambiente de romance. 3. Implementação de parâmetros padrão medo condicionado a um sistema de VR. Para simular realista cobras e aranhas condicionado estímulos foram projetados após wild-vida imagens. As cobras e aranhas foram primeiramente modelado em Maya, a computação gráfica de modelagem em 3D e um pacote de software de animação e, em seguida, importados para o sistema VR. Fizemos isso porque Virtools é um sistema de autoria de realidade virtual, e não um aplicativo de modelagem. Portanto, é melhor usado para executar um sistema de VR e adicione a interação e de navegação para uma cena. Especificamente, em Maya quatro animações diferentes para cada tipo CS foram criados (por exemplo, uma cobra enrolada, uma aranha correndo pelo chão, um lunging cobra para frente com a boca aberta) e, em seguida, importados para Virtools. Antes de importar a cobra dinâmico e modelos de aranha em Virtools de Maya, um caminho foi criado em Virtools para orientar o participante em torno do ambiente de uma forma suave circular, de modo a permitir a amostragem do ambiente ao longo de 32 apresentações durante o estímulo condicionado medo condicionado. A forma do caminho é o mesmo para cada um dos nossos três mundos virtuais. O caminho foi criado para parar durante quatro segundos para cada apresentação do estímulo, o intervalo foi de 11 interstimulus + / - 4 segundos durante os quais o assunto foi se movendo lentamente (sendo guiado) através do ambiente. Esse intervalo foi determinado a partir de nossas experiências anteriores medo condicionado no laboratório 8, 16, porque permite a recuperação da resposta de condutância da pele entre as apresentações de estímulo. Estímulos foram colocados no caminho em pontos especificados pelos parâmetros de temporização. Esta configuração criado estímulo específico e conjunções contexto (por exemplo, uma cobra deslizando sobre a mesa da sala de jantar, uma aranha caminhando ao redor da perna sofá), que pode depois ser sondado para a memória explícita. Aparências estímulos foram pseudo-aleatórios através dos scripts. Todas as apresentações estímulo apareceu no meio datela frontal para evitar que o participante de ter que procurar o estímulo. Este forneceu-nos com uma quantidade controlada de tempo de exposição de estímulo, e uma localização contexto definido. Uma limitação da visão para a frente é que não aproveitar todos os recursos do sistema imersivo (por exemplo, as serpentes não pode entrar na sala de trás do participante). Além disso, os estímulos foram cuidadosamente colocados fora de uma caixa de contorno ao redor do local os participantes para que nunca as cobras e aranhas invadido o espaço pessoal de participantes. 4. Ver, aponte e rastreamento de cabeça. O ângulo do mergulho foi definida para que a partir de uma posição sentada o participante tinha um ângulo correto virados para a frente. Este controlados por variações de altura entre os participantes, e minimizou artefatos de movimento em nossas gravações fisiológicas. Os participantes foram instruídos para a frente e mova o menos possível, isso também controlada por onde os participantes estavam olhando, e, portanto, mantido o estímulo consistente e exposição de contexto entre os participantes. Optou-se por sua vez em um dispositivo de rastreamento de cabeça no óculos 3D usados ​​pelos participantes para garantir que eles estavam vendo a cena com a perspectiva correta. Se o rastreamento de cabeça não tinha sido eleito para, o movimento da cabeça para a esquerda ou direita não ocluir corretamente como os objetos apareceu no mundo (por exemplo, os objetos parecem empenhados em telas no mergulho como participantes atravessou). Com cabeça de monitoramento eleito para, poderíamos ter certeza de que recursos no ambiente retidos suas proporções normais e foram desenhados corretamente sobre cada uma das seis paredes do mergulho para a duração do experimento. 5. Coleta de Dados. Em nossa versão de laboratório padrão de condicionamento do medo 8, 16 a apresentação do estímulo foi controlado pelo script computador programado no pacote de software de apresentação. A fim de manter coerência entre o laboratório eo ambiente virtual, nós importamos o nosso medo scripts padrão de aquisição e extinção em formato de código para o computador de controle na sala de controle que hospeda o cubo DIVE (ver Figura 1). O código de porta paralela foi criada para enviar uma lista gerada de códigos numéricos para sinalizar eventos distintos, tais como apresentações da cobra, aranha, e latências estimulação elétrica. Em nosso projeto, Virtools envia uma mensagem de controle Open Sound (OSC 17) OSC / UDP mensagem a um costume programa C + + que define o valor da porta paralela. Nosso programa C + + usa a biblioteca de 18 OSCpack. Entrada digital da Biopac é conectado à porta paralela do computador. SCR os dados são coletados no computador laptop de Biopac via porta paralela, então normalizada, e calculado para CS + / CS e latências EUA dentro de parâmetros específicos (ver detalhes em cima). Além de renderizar a cena e controle de navegação, Virtools também é usada para registrar eventos do usuário (pressiona o botão). Em resumo, durante um experimento, as mensagens são enviadas a partir do computador principal para o sistema Biopac através da porta paralela. Virtools porque não pode se comunicar com a porta paralela no computador diretamente um pequeno programa em C + + escuta uma mensagem de OSC Virtools e depois transmite-o à porta paralela.

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

o condicionamento do medo humano realizado em total imersão realidade virtual 3-dimensional

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

O condicionamento do medo é um paradigma amplamente utilizada em não-humanos pesquisas com animais para investigar os mecanismos neurais subjacentes medo e ansiedade. Um grande desafio na condução de estudos de condicionamento em seres humanos é a capacidade de manipular ou fortemente simular a contextos ambientais que estão associados com comportamentos emocionais condicionadas. Neste sentido, a tecnologia de realidade virtual (VR) é uma ferramenta promissora. No entanto, a adaptação desta tecnologia para atender às restrições experimental requer acomodações especiais. Aqui abordamos as questões metodológicas envolvidas na realização de condicionamento de medo em um ambiente totalmente imersiva VR 6 lados e os dados presentes condicionado medo. No mundo real, eventos traumáticos ocorrem em ambientes complexos, que são compostas de muitas sugestões, envolvendo todas as nossas modalidades sensoriais. Por exemplo, pistas que formam a configuração ambientais incluem não só elementos visuais, mas aural, olfativas e até mesmo táteis. Em estudos com roedores, de animais condicionado medo são totalmente imersos em um contexto que é rica em romance visual, pistas táteis e olfativas. No entanto, os exames laboratoriais padrão de condicionamento do medo nos seres humanos são normalmente conduzidos em uma sala nondescript na frente de uma tela de computador plana ou 2D e não replicar a complexidade das experiências do mundo real. Por outro lado, a principal limitação de estudos clínicos destinados a reduzir (extinção) o medo ea prevenção da recaída nos transtornos de ansiedade é que o tratamento ocorre após os participantes adquiriram um medo em um contexto descontrolada e em grande parte desconhecido. Assim, os pesquisadores ficam sem informações sobre a duração da exposição, a verdadeira natureza do estímulo, e pistas de fundo associadas no ambiente 1. Na ausência desta informação, pode ser difícil de realmente apagar um medo que é tanto cue e dependente do contexto. Ambientes de realidade virtual abordar estas questões, fornecendo a complexidade do mundo real, e ao mesmo tempo permitindo que pesquisadores para restringir o condicionamento do medo e os parâmetros de extinção para produzir dados empíricos que podem sugerir as melhores opções de tratamento e / ou analisar hipóteses mecanicista. Para testar a hipótese de que o condicionamento do medo pode ser ricamente codificados e contexto específico, quando realizado em um ambiente totalmente imersivo, desenvolvemos realidade virtual 3-D distintas contextos em que os participantes experimentaram condicionado medo de cobras ou aranhas virtuais. Pistas auditivas co-ocorreram com o CS, a fim de evocar respostas mais orientação e uma sensação de &quot;presença&quot; em indivíduos 2. Resposta de condutância da pele serviu como medida dependente de medo retenção da memória, aquisição e extinção.

Paradigma do condicionamento clássico medo foi adaptado para participantes humanos em um ambiente totalmente imersiva realidade virtual. Usando um paradigma de discriminação, medo condicionado de sinalização, e retenção da memória de contexto, e extinção foi medido com a resposta da pele a condutância dinâmica cobras e aranhas virtuais (os estímulos condicionados) em dois contextos distintos virtual.

O condicionamento do medo humano Realizado em total imersão Realidade Virtual 3-Dimensional

O condicionamento do medo é um paradigma amplamente utilizado em pesquisas com animais não humanos para investigar os mecanismos neurais subjacentes ao medo e à ansiedade. Um principal...

Este vídeo demonstra o uso do ambiente virtual imersivo da Duke, DIVE, para gerar dados realistas de condicionamento ao medo em humanos. Mundos virtuais são criados com software virtual e o código é gerado para apresentar estímulos. O participante é equipado com eletrodos para registro da condutância da pele e estimulação no punho, bem como para pressionar botões dentro do ambiente de realidade virtual.As respostas da condutância cutânea e os dados de pressão de botão são então coletados enquanto estímulos dinâmicos são apresentados no DIVE, e os dados fisiológicos e as medidas de expectativa são analisados para demonstrar a aquisição do medo, a extinção do medo e o medo da retenção da memória em relação a estímulos condicionados ou ao contexto. Olá, sou Kevin Lebar. Sou professor no Centro de Neurociência Cognitiva da Universidade Duke.Sou Rachel Brady, diretora do Ambiente Virtual Imersivo da Duke. Olá, meu nome é Nicole Huff. Sou pesquisadora pós-doutoranda no Laboratório da Dra. Lamar.Olá, meu nome é David Zelensky, do Grupo de Tecnologia de Visualização. Hoje mostraremos um procedimento para realizar experimentos de condicionamento de medo humano utilizando realidade virtual tridimensional totalmente imersiva. Utilizamos este procedimento para examinar as influências contextuais na aquisição do medo e na retenção da memória.Então vamos começar. Para examinar as influências contextuais na aquisição e na memória do medo, os participantes humanos são expostos a estímulos condicionados dinâmicos em um ambiente virtual totalmente imersivo conhecido como Ambiente Virtual Imersivo de Duke. O sistema DIVE consiste em uma sala de três metros por três metros por três metros, na qual todas as quatro paredes, o teto e o chão exibem imagens estereoscópicas geradas por computador por meio de projeção traseira.Cada parede possui seu próprio projetor DLP, que por sua vez é controlado por um computador dedicado. Uma das paredes desliza para abrir, permitindo o acesso para dentro e para fora do DIVE, e há um sistema de rastreamento que fornece informações tridimensionais sobre localização e orientação das posições da cabeça e das mãos do participante. A visão estéreo ativa é fornecida por meio de óculos de cristal líquido com obturador usados pelos participantes.Os seis computadores dedicados às paredes são controlados por um computador mestre que se comunica com o sistema de rastreamento, controla o sistema de som e controla um sistema de choque elétrico, que é usado para condicionamento aversivo. Os sete computadores são sincronizados nos limites dos quadros de imagem por meio da capacidade genlock de suas placas gráficas NVIDIA. A navegação pelo ambiente virtual é limitada a um percurso fixo que é idêntico em todos os mundos virtuais. Movimento.Ao longo deste percurso, o controle é realizado por meio do sistema de software virtual. Os VIRs se comunicam com o sistema de rastreamento por meio da rede periférica de realidade virtual e da biblioteca de código aberto. O VRPM registra a localização e orientação da cabeça e das mãos do participante, bem como as informações sobre pressionamento de botões.O OLS utiliza as informações de rastreamento da cabeça para renderizar a cena 3D com a perspectiva correta para o participante. Agora vamos ver como preparar um participante para um experimento de condicionamento imparcial no sistema DIVE. Durante experimentos de condicionamento imparcial, dentro do DIVE os participantes enfrentam estímulos condicionados dinâmicos, constituídos por cobras e aranhas, combinados com estimulação elétrica no punho; antes de iniciar o procedimento de condicionamento, atribua aleatoriamente cada participante a uma condição específica, definindo o termo de estímulo como o estímulo CS+ composto por imagens de cobras ou imagens de aranhas para todos os participantes.O estímulo incondicionado a ser emparelhado com o estímulo CS mais consiste em estimulação elétrica do punho para cada participante. O estímulo que não foi selecionado para ser o CS mais serve como controle e é denominado estímulo CS menos. Agora, atribua aleatoriamente ao participante um contexto virtual específico no qual ele ou ela visualizará os estímulos.Um possível contexto de realidade virtual consiste em um ambiente interno, e o outro contexto consiste em um ambiente externo para configurar a estimulação elétrica que será associada ao estímulo CS mais. Aplique uma pequena quantidade de gel condutor sobre os eletrodos, em seguida fixe um eletrodo de estimulação superficial bipolar sobre o nervo mediano no punho dominante do participante, prenda os cabos dos eletrodos com uma tira de borracha e conecte-os a um estimulador grass tele factor SD nine. Agora, para encontrar a voltagem de estimulação apropriada, comece com a voltagem ajustada em um nível baixo de 30 volts e estime por 200 milissegundos.Entre 30 e 50 hertz, aumente a voltagem em incrementos de cinco volts até que o participante indique que atingiu o seu nível de tolerância sem provocar dor. O objetivo é encontrar um ajuste que seja percebido como altamente incômodo, mas não doloroso. A medida dependente do medo em participantes humanos durante este experimento é a resposta de condutância da pele.Os participantes devem primeiro lavar e secar as mãos enquanto aguardam pelo menos 10 minutos para se aclimatarem à temperatura do ambiente. Antes de fixar os eletrodos de RSC, esfolie as falanges médias dos primeiro e segundo dedos da mão não dominante com o preparado novo, seque-os e, em seguida, aplique uma pequena quantidade de gel condutor Cigna no eletrodo. Agora, para medir a RSC, fixe discos de eletrodos de prata e cloreto de prata nos pontos médios de aplicação dos primeiro e segundo dedos da mão não dominante.Os cabos chegam a um sistema de gravação fisiológica BioPack localizado logo fora do DIVE, na sala de controle. O sistema bio sincroniza-se com a apresentação do estímulo, computador executando o software T'S, estímulo elétrico e configuração do eletrodo SCR no assento. O participante fica no centro do DIVE, voltado para frente, com o rastreamento da cabeça nas lentes 3D e o dispositivo na mão dominante, o qual registrará as respostas de pressionamento de botão pelo participante ao encontrar uma cobra ou aranha.Agora informe ao participante que sua tarefa é indicar, com um botão no controle, a probabilidade de que ele venha a receber um estímulo elétrico ao encontrar uma cobra ou uma aranha. Os botões estão dispostos da esquerda para a direita, sendo a esquerda a opção de menor probabilidade de receber o estímulo. Lembre-o de que a pressão do botão não influencia a ocorrência do estímulo elétrico. Agora vamos observar os experimentos de condicionamento justo.O experimento de condicionamento ao medo é realizado em duas sessões separadas por 24 horas. A primeira sessão consiste em um período inicial de habituação, seguido imediatamente pela fase de aquisição do medo. A segunda sessão consiste na memória, retenção, teste e treinamento de extinção durante o período inicial de habituação.Apresente ao participante quatro tentativas de cada tipo de CS visualizadas em um fundo amplo em 3D de imersão total, mas sem reforço ou o mundo virtual no qual o treinamento ou teste ocorrerá; em cada tentativa, o estímulo aparece por quatro segundos e coincide com um som de chocalho ou batida para sinalizar a aparição de uma cobra ou aranha. Esta fase permite a aclimatação ao ambiente experimental no DIVE e a redução das respostas de orientação aos estímulos condicionados. Imediatamente após a fase de habituação, inicie a fase de aquisição do medo.Apresente 16 ensaios intercalados de cada tipo de CS nos quais o CS negativo é apresentado isoladamente e cinco dos 16 ensaios de CS positivo são reforçados com estimulação elétrica aproximadamente 24 horas depois. Inicie a segunda sessão. Nesta fase, apresente ao participante 16 ensaios do tipo H Cs sem estimulação elétrica em um contexto virtual que é igual ou diferente do contexto de aquisição do medo, dependendo do grupo ao qual o participante foi inicialmente designado.A tarefa e as instruções para o participante são as mesmas da segunda sessão. Agora apresentaremos alguns resultados de experimentos de condicionamento justo no equivalente ao DIVE. Durante a sessão de aquisição e extinção justa, observou-se equivalência entre os grupos, indicando que estudos confiáveis e informativos de condicionamento ao medo podem ser realizados dentro das limitações e possibilidades de um ambiente totalmente imersivo. Além disso, em participantes que permaneceram no mesmo contexto nos dias um e dois dos experimentos, houve uma memória contextual do medo robusta em comparação com aqueles que experimentaram uma mudança de contexto.A retenção do medo é mais forte no DIVE do que em um paradigma laboratorial convencional pareado. Acabamos de mostrar como conduzir experimentos de condicionamento de medo humano utilizando realidade virtual totalmente imersiva. Essa tecnologia é útil para examinar influências contextuais sobre a memória do medo.E lembre-se, ao conduzir esses experimentos, é importante restringir as capacidades da realidade virtual para que você possa gerar dados interpretáveis. Por exemplo, você deseja controlar o quanto um participante se move, bem como a colocação e a duração dos estímulos. Assim sendo, é isso.Obrigado por assistir e boa sorte com seus experimentos.

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurociência

Uma metodologia para investigar os mecanismos neurais que suportam os processos de memória consciente e inconsciente durante o condicionamento do medo é descrito. Este método monitora o nível de oxigênio no sangue dependente (BOLD) a ressonância magnética funcional, a resposta de condutância da pele, ea expectativa de estímulo incondicionado durante o condicionamento pavloviano medo de avaliar os correlatos neurais dos processos de memória distintos.

Investigar os mecanismos neurais da memória Fear Consciente e Inconsciente com fMRI

Medo condicionado pode ser diminuída por meio de um processo chamado de inibidor de extinção, mas pode reaparecer em condições, tais como a passagem do tempo ou a exposição ao stress. Nosso protocolo apresenta uma nova maneira de evitar a recuperação do medo através da introdução de extinção durante a janela de reconsolidação (a fase de re-armazenamento de uma memória reactivadas).

Formação extinção durante a janela de reconsolidação impede a recuperação do Medo

Este artigo apresenta um protocolo para um teste de condicionamento do medo contextual e cued usando um sistema de vídeo de análise para avaliar o medo de aprendizagem e memória em camundongos.

Contextual e Cued Medo Condicionado Teste Usando um sistema de análise de vídeo em Ratos

Aqui, descrevemos virtual mão e paradigmas ilusão virtual-face que podem ser usadas para estudar relacionados com o organismo de auto-percepção / -Representação. Eles já têm sido utilizados em vários estudos para demonstrar que, sob condições específicas, uma mão virtual ou cara pode ser incorporada uma representação do corpo, o que sugere que as representações do corpo são bastante flexível.

Criando ilusões de mãos e rostos virtuais para investigar a autorrepresentação

Experiências de realidade virtual (VR) podem ser difícil de implementar e exige planejamento meticuloso. Este protocolo descreve um método para a concepção e implementação de experimentos VR que coletam dados fisiológicos de participantes humanos. Os experimentos no quadro de ambientes virtuais (EVA) é empregado para acelerar este processo.

Experiências de realidade virtual com medidas fisiológicas

Descrevemos um protocolo estendido de condicionamento do medo que produz overtraining e incubação do medo em ratos. Este protocolo envolve uma única sessão de treinamento com pares de choque de tom de 25 tons (ou seja, overtraining) e uma comparação de respostas de congelamento condicionadas durante testes de contexto e sinalização 48 h (curto prazo) e 6 semanas (longo prazo) após o treinamento.

Incubação do medo usando um protocolo estendido de condicionamento do medo para ratos

Aqui, apresentamos uma configuração simplificada de hardware e software de código aberto para investigar o aprendizado espacial de mouse usando realidade virtual (RV). Este sistema exibe uma trilha linear virtual para um mouse com restrição de cabeça rodando em uma roda utilizando uma rede de microcontroladores e um computador de placa única executando um pacote de software gráfico Python fácil de usar.

Um Sistema de Realidade Virtual de Código Aberto para a Medição da Aprendizagem Espacial em Camundongos Contidos na Cabeça

O artigo descreve os procedimentos experimentais para o paradigma de realidade virtual (VR) de pista linear comumente usado em camundongos, bem como determina a viabilidade de executar tarefas complexas de VR testando uma tarefa de discriminação de sinal em forma de Y.

Procedimentos de treinamento comportamental para realidade virtual fixa na cabeça em camundongos

Aqui, apresentamos um protocolo para investigar os efeitos de exposições imersivas em realidade virtual 360 graus na natureza sobre o humor e a incorporação. Os participantes experimentam ambientes florestais e marinhos em posturas sentadas e em pé, com avaliações que utilizam escalas padronizadas para avaliar os resultados terapêuticos das intervenções de saúde mental.

Terapia da Natureza em VR: Incorporação e Regulação Emocional por Ambientes Virtuais Imersivos

Demonstramos como implementar um método de farmacologia comportamental em um paradigma de condicionamento apetitivo olfativa de abelhas (Apis mellifera) por aplicação sistêmica de medicamentos. Este método permite investigação dos mecanismos subjacentes à aprendizagem e formação da memória de uma forma simples e confiável.

Farmacologia Comportamental no condicionamento clássico da Resposta Extensão Proboscis em Abelhas ( Apis mellifera)

Aprenda condicionamento de medo em humanos usando realidade virtual imersiva 3D. Este método mede respostas fisiológicas, aquisição de medo, extinção e retenção de memória contextual.

O condicionamento do medo humano Realizado em total imersão Realidade Virtual 3-Dimensional

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