Investigação por imagem do cérebro o efeito prejudicial da emoção sobre a Cognição

O objetivo geral deste protocolo experimental é investigar as correlações neurais do impacto prejudicial das emoções na cognição, com foco nos processos de memória de trabalho. Isso é alcançado por meio do registro da atividade cerebral utilizando FMRI, enquanto os participantes realizam uma tarefa de memória de trabalho com distração emocional apresentada durante o intervalo de retardo entre os estímulos a serem memorizados e os estímulos de teste. Após a criação da tarefa básica de memória de trabalho, os distratores são selecionados de acordo com os objetivos da investigação e as populações-alvo. Por exemplo, se nenhuma emoção específica for alvo, podem ser utilizados estímulos emocionais que induzam respostas emocionais gerais, positivas ou negativas.

Enquanto que, se os efeitos de emoções específicas, como o medo, forem alvo de estudo, distrações que induzem medo podem ser utilizadas tanto em participantes saudáveis quanto clínicos. Em seguida, dados comportamentais e de imagem cerebral coletados enquanto os participantes realizam a tarefa de memória de trabalho com distração são analisados com o objetivo de identificar os efeitos diferenciais da distração emocional no desempenho da memória de trabalho e nas respectivas correlações neurais; os resultados obtidos mostram padrões de atividade cerebral associados a um efeito prejudicial da distração emocional no desempenho da memória de trabalho, bem como atividade cerebral ligada à capacidade de lidar com a distração emocional. As regiões cerebrais tipicamente analisadas incluem áreas associadas à capacidade de manter o foco, que fazem parte de um chamado sistema neural executivo dorsal aqui ilustrado em azul, e regiões envolvidas no processamento de movimento, que pertencem a um sistema ventral efetivo ilustrado em vermelho.

As implicações dessa técnica estendem-se para a compreensão e possivelmente para o diagnóstico de transtornos de ansiedade, como o transtorno de estresse pós-traumático, porque permite a identificação de alterações associadas a respostas disfuncionais à distração emocional. Bem, a principal vantagem dessa técnica em comparação com métodos existentes, como aqueles que envolvem a apresentação simultânea de informações relevantes para o objetivo e distrações emocionais irrelevantes para a tarefa, é que ela nos permite separar melhor os correlatos neurais em resposta à distração emocional daqueles associados a processos cognitivos em andamento. Além disso, esse paradigma não apenas nos permite investigar os correlatos neurocognitivos da interferência cognitiva, mas também as respostas neurais relacionadas ao enfrentamento da distração emocional.

A tarefa básica deste protocolo é uma tarefa de memória operacional com resposta retardada, na qual estímulos emocionais e não emocionais novos são apresentados como distratores irrelevantes para a tarefa durante o intervalo de retardo entre os memorandos e as sondas. Versões embaralhadas com propriedades básicas idênticas, como frequência espacial e luminância, às dos distratores reais podem ser usadas como controles perceptuais. Alternativamente, ensaios sem distração também podem ser utilizados como controles básicos.

Deve-se observar que os distratores emocionais e não emocionais devem ser usados em ensaios diferentes. Além disso, para aumentar o impacto, recomenda-se associar distratores com propriedades emocionais e semânticas semelhantes. Os distratores emocionais e neutros no desenho original recém-apresentado podem ser selecionados do sistema internacional de imagens afetivas, mas efeitos semelhantes podem ser obtidos com outros estímulos novos que sejam eficazes como distratores.

Por exemplo, rostos que exibem expressões de raiva podem induzir respostas emocionais específicas, como ansiedade social, e, portanto, podem ser eficazes na investigação do impacto da distração induzida por ansiedade transitória sobre a memória de trabalho. De maneira semelhante, em participantes clínicos, como pacientes com transtorno de estresse pós-traumático, a especificidade da distração pode ser aumentada mediante a apresentação de estímulos relacionados ao trauma. Por exemplo, utilizando imagens relacionadas ao combate em veteranos de guerra com TEPT.

Se forem utilizados estímulos faciais que induzam ansiedade para aumentar o impacto, sugerimos fundi-los como visto aqui, em vez de apresentar as faces como imagens estáticas. Utilizando o software de apresentação de estímulos de sua escolha, configure esta tarefa como um delineamento relacionado a eventos com três faces na tarefa de memória de trabalho, seguidas por distratores novos. Os participantes devem ser instruídos a manter o foco na memória, ao mesmo tempo em que processam os distratores, e a fornecer respostas rápidas e precisas aos estímulos faciais isolados pressionando um botão de resposta, sendo um botão para indicar "antigo" ou "lembrado" e dois botões para indicar "novo". Manipulações adicionais que aumentem a sensibilidade da tarefa de memória de trabalho na detecção de diferenças comportamentais, como a avaliação da confiança do participante em suas respostas, também podem ser implementadas.

Observe que, para fins de ilustração, este exemplo não envolve o tempo real da tarefa. Por fim, a dificuldade da tarefa de memória de trabalho pode ser variada manipulando a presença de cor e/ou características faciais adicionais nos estímulos a serem memorizados, bem como a semelhança entre os rostos quando o sujeito chega. Certifique-se de obter consentimento escrito e informado e de realizar triagem para segurança em ressonância magnética.

Também avalie o estado emocional atual, bem como traços de personalidade como ansiedade e reatividade emocional. Gostaria que você preenchesse alguns questionários que avaliam seu estado emocional atual. Ok, deve levar cerca de 10 minutos antes do exame de imagem.

Instrua detalhadamente o participante sobre os procedimentos de varredura e forneça instruções específicas para a tarefa comportamental, a fim de evitar desconforto e aumentar a familiaridade com a tarefa. Além disso, ofereça ao participante uma simulação abreviada da tarefa. Agora, conduza o sujeito até a sala de varredura e oriente-o a deitar em decúbito dorsal sobre a maca de exame.

Forneça proteção auricular, bem como fones de ouvido com isolamento para comunicação durante o exame; coloque almofadamento adicional ao redor da cabeça para garantir conforto durante o exame e minimizar movimentos. Além disso, o lado não adesivo de uma fita pode ser enrolado levemente ao redor da testa do participante. Para minimizar ainda mais o movimento da cabeça, posicione a mão direita do sujeito confortavelmente sobre a caixa de respostas e certifique-se de que os botões de resposta funcionem corretamente.

Coloque um botão de parada de emergência próximo para que o participante possa indicar qualquer necessidade urgente de interromper o uso do scanner; finalmente, certifique-se de que o participante consiga ver com clareza a projeção na tela para a apresentação do estímulo antes de enviá-lo ao scanner. Agora, adquira uma imagem estrutural de alta resolução ponderada em T1, como uma SPGR ou MP rage. Em seguida, configure suas aquisições funcionais para permitir cobertura completa do cérebro.

Em nossos estudos iniciais utilizando um scanner de quatro Tesla, adquirimos séries axiais de 30 cortes funcionais com um tamanho de voxel de quatro por quatro por quatro milímetros, usando uma sequência de pulso em espiral inversa com os seguintes parâmetros: um TR de 2000 milissegundos, um TE de 31 milissegundos e um campo de visão de 256 por 256 milímetros. Mais recentemente, também adaptamos o paradigma para um scanner de 1,5 Tesla, utilizando os seguintes parâmetros: 28 cortes funcionais com um tamanho de voxel de quatro por quatro por quatro milímetros adquiridos axialmente usando uma sequência Echo Plano, com um TR de 2000 milissegundos, um TE de 40 milissegundos e um campo de visão de 256 por 256 milímetros. Informe o sujeito de que a aquisição de imagens funcionais está prestes a começar e lembre-o das tarefas. Inicie o scanner sincronizadamente com o paradigma. Ao final da aquisição, ajude o sujeito a sair do scanner e realize uma avaliação comportamental para determinar a sensibilidade do participante aos distratores, por meio da avaliação da intensidade emocional dos distratores e da distratividade percebida subjetivamente. As diferenças individuais nessas avaliações podem ser utilizadas para investigar sua influência sobre os mecanismos neurais que medeiam o efeito prejudicial da emoção sobre a cognição ou para identificar regiões cerebrais envolvidas no enfrentamento da distração emocional.

Por fim, certifique-se de agradecer ao participante por colaborar com o experimento. Após a coleta, os dados podem ser analisados usando qualquer pacote de software para processamento de FMRI, como o mapeamento paramétrico estatístico, comumente conhecido como SPM. Nosso laboratório utiliza isso em combinação com ferramentas internas baseadas no MATLAB.

O pré-processamento envolve etapas típicas, garantia de qualidade, alinhamento de imagens, correção de movimento, co-registro, normalização e suavização espacial com um kernel de oito milímetros. Ao utilizar o SPM, o modelo linear geral é implementado para avaliar o ajuste dos dados registrados de cada condição de interesse a uma função de resposta hemodinâmica predeterminada. Alternativamente, os dados de cada condição podem ser média seletivamente para visualizar o sinal FMR bruto associado a cada condição, sem suposições predeterminadas sobre a forma da função de resposta hemodinâmica.

Os contrastes de interesse revelam então alterações em comparação com o pré-estímulo, a linha de base e as diferenças entre uma condição e outra. Com este protocolo experimental, sugerimos utilizar ferramentas de análise que permitam avaliações de alterações no sinal de RMF ponto a ponto ao longo do tempo, em nível individual e grupal. A análise estatística envolve comparações da atividade cerebral de acordo com o tipo de distrator. Além disso, correlações entre dados de neuroimagem e medidas subjetivas ou objetivas de distratividade e escores indicativos.

Medidas de personalidade também podem ser realizadas para investigar como a atividade cerebral covaria com as diferenças individuais nessas medidas. Aqui ilustramos o procedimento básico para identificar relações entre cérebro e comportamento por meio de correlações entre indivíduos entre atividade cerebral e avaliações subjetivas de distratividade. Primeiro, são calculadas as pontuações individuais de distratividade para cada sujeito.

Em segundo lugar, suas correlações com alterações na atividade cerebral são calculadas seja por base de vóxel a vóxel, seja com o sinal de RfM extraído de regiões específicas de interesse ou ROI. Em seguida, são construídos gráficos de dispersão dessas correlações; as análises em todos os nossos estudos utilizando este protocolo geralmente envolveram avaliações de alterações no sinal de RfM observadas durante o intervalo de retardo, quando os distratores são apresentados, mas também é possível investigar a atividade sincronizada com outros eventos, como os estímulos de teste. Aqui ilustramos os principais achados de nosso estudo inicial utilizando distratores emocionais e neutros selecionados do Sistema Internacional de Figuras Afetivas.

O painel central mostra mapas de ativação do contraste direto entre as condições mais e menos distrativas, sobrepostos a uma imagem cerebral de alta resolução exibida em vista lateral do hemisfério direito. O foco está na atividade registrada durante o intervalo de retardo, quando os distratores foram apresentados. A atividade no sistema neural executivo dorsal é mostrada em azul, e a atividade no sistema efetivo ventral é mostrada em vermelho.

As barras horizontais coloridas na parte inferior da imagem cerebral indicam o gradiente de valores T dos mapas de ativação. Os painéis laterais ilustram as trajetórias temporais das alterações na atividade cerebral durante a tarefa de memória de trabalho com distração, sendo que os painéis superiores mostram a atividade em regiões executivas dorsais, como o córtex pré-frontal dorsal lateral e o córtex parietal lateral, e os painéis inferiores mostram a atividade em regiões do sistema efetivo ventral, como o córtex pré-frontal ventral lateral, ou regiões suscetíveis à modulação afetiva, como o giro fusiforme. As trajetórias temporais em azul representam o distrator sem sentido embaralhado, enquanto as trajetórias temporais em vermelho indicam o distrator emocional e as trajetórias temporais em amarelo representam o distrator neutro na presença de distração sem sentido.

A atividade sustentada ocorreu em regiões do sistema executivo dorsal. A presença de distração emocional aumentou a atividade em regiões do sistema afetivo ventral, ao mesmo tempo que reduziu a atividade no sistema dorsal e prejudicou o desempenho da memória de trabalho, paralelamente ao impacto comportamental; a presença de distratores neutros produziu um nível intermediário de atividade em ambos os sistemas. Essa dissociação dorsoventral foi sistematicamente replicada e demonstrou ser específica da distração emocional.

Esse paradigma experimental também permite a identificação de regiões cerebrais envolvidas no enfrentamento da distração emocional. Por exemplo, análises de correlação entre a atividade em regiões cerebrais sensíveis à presença de distração emocional identificaram áreas no córtex pré-frontal lateral ventral cuja atividade apresentou correlação negativa com índices de distratividade emocional para os estímulos emocionais, mas não para os estímulos neutros. Especificamente, participantes que apresentaram maior atividade nessa região também perceberam e classificaram os estímulos emocionais como menos distrativos.

Esses achados fornecem evidências de um papel dessa região no enfrentamento de emoções distrativas. Após o desenvolvimento desse paradigma, abriu-se caminho para pesquisadores na área de interações entre emoção e cognição estudarem os correlatos neurobiológicos tanto da resposta quanto do enfrentamento da distração emocional em populações saudáveis e clínicas. Após assistir a este vídeo, você deverá ter uma boa compreensão de como usar este protocolo para investigar os correlatos neurobiológicos da interferência cognitiva provocada pela distração emocional e de como adaptá-lo às suas próprias necessidades experimentais.