Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Neuroscience

Human vreesconditionering Uitgevoerd in Full Immersion 3-Dimensionale Virtual Reality

doi: 10.3791/1993 Published: August 9, 2010

ERRATUM NOTICE

Summary

Klassieke vreesconditionering paradigma werd aangepast voor de menselijke deelnemers in een volledig immersive virtual reality omgeving. Met behulp van een discriminatie paradigma, geconditioneerde angst, cue en context geheugen retentie, en uitsterven werd gemeten met huidgeleiding respons op dynamische virtuele slangen en spinnen (de geconditioneerde stimuli) in twee verschillende virtuele contexten.

Abstract

Vreesconditionering is een veel gebruikte paradigma in niet-menselijke dier onderzoek naar de neurale mechanismen die ten grondslag liggen aan angst en bezorgdheid te onderzoeken. Een belangrijke uitdaging in het uitvoeren van conditionering studies bij mensen is de mogelijkheid om sterk te manipuleren of te simuleren de milieu-contexten die worden geassocieerd met geconditioneerde emotionele gedrag. In dit verband, virtual reality (VR) technologie is een veelbelovend instrument. Toch is de aanpassing van deze technologie om experimentele beperkingen te ontmoeten vereist speciale accommodaties. Hier hebben we het adres van de methodologische kwesties die bij het uitvoeren van vreesconditionering in een volledig meeslepende 6-zijdige VR-omgeving en presenteren vreesconditionering gegevens.

In de echte wereld, traumatische gebeurtenissen in complexe omgevingen die zijn samengesteld uit een groot aantal signalen, waarbij alle van onze zintuiglijke modaliteiten. Bijvoorbeeld, signalen dat de milieu-configuratie formulier niet alleen visuele elementen, maar auditieve, olfactorische en zelfs tactiele. In knaagdieren studies van vreesconditionering dieren zijn volledig ondergedompeld in een context die rijk is met nieuwe visuele, tactiele en olfactorische cues. Echter, zijn standaard laboratoriumtests van angst conditionering bij mensen meestal uitgevoerd in een onopvallende ruimte in de voorkant van een flat of 2D computerscherm en niet een kopie van de complexiteit van de echte wereld ervaringen. Aan de andere kant, een grote beperking van de klinische studies gericht op het verminderen (blussen) angst en het voorkomen van terugval bij angststoornissen is dat de behandeling optreedt nadat de deelnemers hebben verworven een angst in een ongecontroleerde en grotendeels onbekende context. Dus de onderzoekers worden verlaten zonder informatie over de duur van de blootstelling, de ware aard van de stimulus, en de bijbehorende achtergrond aanwijzingen in het milieu 1. Bij het ontbreken van deze informatie kan het moeilijk zijn om echt blussen een angst die zowel cue en context-afhankelijk. Virtual reality-omgevingen te pakken deze problemen door het verstrekken van de complexiteit van de echte wereld, en tegelijkertijd waardoor onderzoekers om angst conditionering en uitsterven parameters beperkt moet blijven tot empirische gegevens die kunnen wijzen betere behandeling opties en / of analyseren van mechanistische hypotheses opleveren.

Om de hypothese dat angst conditionering kan rijk worden gecodeerd en context specifieke wanneer uitgevoerd in een volledig immersieve omgeving te testen, ontwikkelden we verschillende virtual reality 3-D contexten waarin de deelnemers vreesconditionering ervaren om virtuele slangen of spinnen. Auditieve signalen co-opgetreden met de CS om verder op te roepen oriënteren reacties en een gevoel van "aanwezigheid" in patiënten van 2. Huidgeleiding reactie diende als de afhankelijke maat van angst acquisitie, het geheugen behouden en te sterven.

Protocol

A. Stimuli en Task Ontwerp

1. Algemeen Design.

We contextuele invloeden onderzocht op angst acquisitie en retentie geheugen over twee dagen. Dit ontwerp is in parallel met knaagdieren studies die verantwoordelijk zijn voor de consolidatie neurobiologische processen van lange-termijn geheugen vorming van drie en de echte wereld contingenties waarin angst wordt geleerd op een temporele afstand van de therapie en re-exposure ervaringen. Dynamische geconditioneerde stimuli (CS) (bewegende slangen en spinnen) werden aangetroffen in een volledig immersieve virtuele omgeving bekend als Immersive Virtual Environment Duke's (duik), en werden voorwaardelijk gekoppeld aan de presentatie van elektrische stimulatie pols. Een differentieel vreesconditionering procedure is gevolgd met behulp van huidgeleiding reactie (SCR) als een afhankelijke maat van angst. Hier laten we zien geconditioneerde angst en de daarop volgende geheugen retentie, dat is getest over twee dagen in de duik in 26 gezonde mannelijke en vrouwelijke deelnemers in de leeftijd van 18-30 jaar oud aan de Duke University. Dit protocol werd goedgekeurd en in overeenstemming met Duke University IRB normen.

2. Deelnemer opgericht in DIVE.

De duik is een volledig gesloten, zes-zijdige, 3m x 3m x 3m, back-geprojecteerd virtual reality (VR)-omgeving. De duik is gevestigd in een speciaal geconstrueerde 30ft cube (Control Room (VisRoom), figuur 1) in het Centrum voor Interdisciplinaire Engineering, Geneeskunde en Toegepaste Wetenschappen aan de Duke University. Vreesconditionering in de duik werd uitgevoerd zoals hierboven beschreven.

De deelnemers zaten in het midden van de duik naar voren gericht met het hoofd tracking op de 3-D bril. Deelnemers worden genomen op een vaste "virtuele wandeling door het daartoe aangewezen omgeving, tijdens elke leerfase, waar de virtuele slangen en spinnen worden aangetroffen. Deze houding beperkingen werden gedaan om duizeligheid, rekening te vermijden variabiliteit in de hoogte, de controle voor de hoeveelheid van de context en stimulus blootstelling tussen deelnemers, en ervoor te zorgen dat de visuele weergave realistisch wordt bijgewerkt volgens de deelnemers 'beweging door het scenario.

3. Discriminatie Conditioning Procedure.

Een discriminatie procedure is gevolgd, waarbij de presentatie van een visuele CS deels wordt versterkt (40% wapening tarief) door een co-beëindigen van elektrische stimulus, de ongeconditioneerde stimulus (US) tijdens de acquisitie fase. De deelnemers werden toegewezen aan een van twee voorwaarden: de angst overname aan virtuele slangen of naar virtuele spinnen. De versterkte stimuli gekoppeld met de VS zijn aangeduid als "CS +, terwijl de andere visuele stimulus" CS-"is expliciet ongepaarde als een controle. CS + en CS-werden willekeurig toegewezen en tegenwicht tussen groepen.

4. Geconditioneerde stimuli.

De stimuli werden dynamische slangen en spinnen die individueel worden weergegeven in het midden en midden van het voorste scherm van de duik voor een duur van 4 sec. Deze samenwerking kwam met een auditieve stimulus signaleren van de verschijning van een slang of spin aan de deelnemer te waarschuwen voor de aanwezigheid van een nieuwe prikkel in de omgeving (rammelaar of tikkend geluid, respectievelijk). De virtuele scène, samen met de slangen advertentie spinnen zijn gemaakt met behulp van Maya animatie software en geïmporteerd in de Virtools software (Virtool SA, het gedrag Company, Parijs, Frankrijk) voor het bekijken van de duik.

5. Ongeconditioneerde stimuli.

Elektrische stimulatie werd voorafgaand aan de start van het experiment aangepast aan elk onderwerp tolerantie-niveau om de groep vergelijkingen te vergemakkelijken en te elimineren storende invloeden van de algehele opwinding niveau verschillen tussen groepen 4, 5. De stimulatie niveau werd gekozen door elke deelnemer zijn of haar perceptie van "zeer vervelend, maar niet pijnlijk met behulp van een oplopende trap procedure. Spanning was in eerste instantie vastgesteld op een laag niveau van 30 V en verhoogd in stappen van 5 V tot de deelnemers gaven aan dat hun tolerantie-niveau was bereikt, zonder het induceren van pijn Stimulatie (200 msec duur afgeleverd bij 30-50 Hz) was transcutaneously toegediend gedurende de mediane zenuw van de deelnemers dominante pols door een bipolaire oppervlakte-elektrode (21 mm elektrode-afstand:. Grass-Telefactor model FE 10S2, West Warwick, RI). De elektrode leads werden gedekt door een rubberen band en werden vastgemaakt aan een Grass-Telefactor SD-9 stimulator via coaxkabel leads die werden afgeschermd en geaard door middel van een radiofrequente filter. Een zoutoplossing op basis van gel (Sigma Gel: Parker Laboratories, Fairfield, New Jersey) werd gebruikt als een elektrolyt dirigent (zie figuur 2) De deelnemers werd verteld dat alle pulsen zou worden geleverd met dezelfde intensiteit..

6. Training Fasen.

Het hier beschreven experiment werd uitgevoerd in twee sessies met een vertraging van 24 uur. Tijdens het sparrent-sessie, de eerste gewenningsperiode bestond uit vier proeven van elk CS soort bekeken in een grijze achtergrond in 3-D volledige onderdompeling, maar voorgesteld zonder wapening of de virtuele wereld waarin training of test heeft plaatsgevonden. Deze fase toegestaan ​​voor acclimatisatie aan de experimentele omgeving in de duik en de vermindering van oriënteren reacties op de geconditioneerde stimuli. Direct na de gewenning fase, de angst voor acquisitie fase bestond uit 16 vermengd proeven van elk CS type, waarbij het CS-is alleen en 5 gepresenteerd van de 16 CS + proeven worden versterkt. Ongeveer 24 uur later, het testen van het geheugen bewaren en het uitsterven training plaatsgevonden. Deze fase bestond uit 16 proeven van elk CS type met geen Amerikaanse, in een virtuele context, dat was ofwel dezelfde als of verschillend van de angst voor acquisitie context (gecompenseerd in deelnemers). De ene context was een binnenmilieu (interieur van een gemeubileerd appartement, Context A) en de andere context was een openlucht omgeving (wijk scene, Context B). De proefpersonen werden willekeurig toegewezen aan een experimentele groep, die de volgorde van de context presentatie bepaald op dag 1 en 2. Ze waren ofwel toegewezen aan de dezelfde context staat (AA of BB) of een Context Shift aandoening (AB of BA). Het pad lengte en natuurlijk werden op elkaar afgestemd voor de consistentie tussen de virtuele werelden, evenals het aantal en de plaatsing van voorwerpen / stimuli binnen de verschillende omgevingen.

7. Experimentele parameters.

De inter-trial interval was 14 ± 2 sec. De volgorde van CSS was pseudo, met dien verstande dat niet meer dan twee proeven van dezelfde CS na elkaar optreden (tot verstorende inducties van de staat angst en cognitieve verwachting te vermijden). Gedeeltelijke wapening (40%) van de CS + werd gebruikt om snel uitsterven die normaal in de menselijke deelnemers komt volgende 100% CS + versterking 6,7 vertraging. Daarnaast, gedeeltelijke wapening zorgt voor een meer realistische conditioneren contingentie in de mate waarin aversieve gebeurtenissen niet altijd optreden na een gevreesde stimulus.

8. Taakinstructies.

Voorafgaand aan elke experimentele fase, werden de deelnemers geïnformeerd over de volgende ontwerp kenmerken: ze zouden geanimeerde slangen en spinnen tegenkomen in de virtuele omgeving, ze zouden geleid worden door de omgeving in een virtuele wandeling langs een vaste baan, en ze kunnen elektrische stimulatie ontvangen op de pols op het niveau dat vóór de conditionering te stellen op elk moment van de studie. Ze kregen de opdracht om direct de rijrichting wijzen en aan slangen en spinnen beelden gepresenteerd in het midden van de voorruit te wonen, en eraan herinnerd dat ze geen controle over hun eigen beweging door de wereld of het voorkomen van elektrische stimulatie hebben. Zij werden ook geïnformeerd dat zij de studie op elk gewenst moment te beëindigen zonder boete voor hen.

B. psychofysiologische metingen

1. Data Collection.

SCR werd gebruikt als de afhankelijke maat van angst, zoals eerder beschreven 4, 6. SCR was opgenomen via een psychofysiologische monitoring systeem (Biopac Systems, Santa Barbara, CA). SCR werd gecontroleerd van zilver-zilverchloride elektrode schijven die door klittenband naar het midden kootjes van de 1e en 2e cijfers van de niet-dominante hand. Een zoutoplossing op basis van gel (Sigma Gel) werd gebruikt als een geleidend elektrolyt. De proefpersonen werden geïnstrueerd om hun hand stil te houden om bewegingsartefacten te voorkomen in de SCR-registratie-elektrode. Leidt bereikte de Biopac fysiologische opname systeem, dat ligt net buiten de duik in de controlekamer. Het Biopac systeem synchroniseert met de stimulus presentatie computer met Virtools software. Figuur 1 illustreert een deelnemer in de duik, ondergedompeld in Context A. De technische opzet van de controle-computer (Virtools en script generatie), Biopac (SCR), en de elektrische stimulator zijn weergegeven in figuur 2.

Huidgeleiding werd bemonsterd op 200 Hz, versterkt, en opgeslagen voor offline analyse met behulp van AcqKnowledge software (Biopac Systems, Santa Barbara, CA). Virtools software controleert de stimulus presentatie en triggers de schok generator via een National Instruments DIO-24 data-acquisitie kaart (Austin, TX). De opgenomen golfvormen worden gefilterd met behulp van een lowpass Blackman venster (cutoff frequentie = 31 Hz) en glad meer dan 3 opeenvolgende datapunten. Huidgeleiding reactie amplitudes waren time-slot om het begin van elke CS en de VS ten opzichte van de pre-stimulus baseline af te leiden een afhankelijke maat van geconditioneerde en ongeconditioneerde angst, respectievelijk 4-6, 8. Voor opname in de data-analyse, de volgende criteria zijn vastgesteld: latency = 1 - 4 s, duur = 0,5 tot 5 s, en minimale amplitude = 0,02 micro Siemens (mS). Reacties die niet voldoen aan deze criteria worden gescoord als nul.

2. Analysis van de SCR.

Omdat SCR van gegevens is meestal scheef in de richting van nul, de gegevens zijn vierkantswortel voorafgaand getransformeerd tot statistische analyse om een ​​normale verdeling te bereiken. De gegevens van elke CS type (virtuele slangen of spinnen) zijn ingestort in de 'vroege' en 'late' trial blokken van elke fase, zoals het leren meestal varieert in de tijd binnen elke leerfase. Herhaalde metingen Analyses of Variance (ANOVA) werden gebruikt om de groep verschillen in de geconditioneerde huidgeleiding responsen als een functie van de leerfase en CS Type als binnen proefpersonen variabelen (Late Acquisition berekenen (CS +, CS-), vroeg of laat Extinction (CS +, CS -) en Context opdracht (Hetzelfde of Shift) als de tussen-proefpersonen variabele gegevens werden genormaliseerd door deling van de geconditioneerde respons waarden op elke proef door elke deelnemer een eigen maximale Amerikaanse reactie op de pols stimulatie (op een trial) om rekening te houden individuele variaties. bij het reageren en uit te sluiten non-responders (mensen die blijk geven van weinig of geen SCR). Voor de visualisatie van gegevens in figuur 3 differentieel SCR-scores werden berekend als een index van leren door af te trekken reacties op de CS-van die van CS + in trial blokken. Volgens deze maatregel, verschil scores van nul blijkt niet te leren, terwijl verschilscores boven nul reflecteren het leren van een angstreactie. Echter, statistisch gezien tot behoud van contextuele angst te bepalen, zoals weergegeven in figuur 3 een Student's t-test werd berekend op SCR waarden de CS + en CS-in een vroeg Extinction op dag 2 als functie van de context manipulatie (dezelfde context vs Context Shift als een tussen-groepen analyse).

C. Beslag Systeem Beschrijving

De Duke University DIVE systeem is gebaseerd op de verwachte virtual reality "Cave" ontwerp 9. The Dive-systeem is 3 mx 3 mx 3 m ruimte waar alle 6 "muren" (4 muren, het plafond en de vloer) stereografische computer beelden tonen door rear projection. Elke muur heeft een DLP projector (Christie Digital Mirage S +2 K, dat werkt bij 1056x1056 @ 110 Hz 10) die op zijn beurt wordt gecontroleerd door een speciale maken computer (Windows XP dual core 2,0 GHz met nVidia Quadro 3000FX-G grafische kaarten). Een muur schuift open om toegang te verlenen in en uit de duik.

De zes maken computers worden bestuurd door een master computer die communiceert met het tracking-systeem (Intersense IS-900 11), regelt het geluidssysteem, en stuurt een puls via de parallelle poort van de elektrische schok systeem. Het tracking systeem biedt 3D-locatie en oriëntatie van het hoofd van de deelnemer en de handposities. Actief stereografische visie is geleverd door vloeibare kristallen glazen shutter (CrystalEyes 3 12). De zeven computers (6 maken computers en master computer) worden gesynchroniseerd op de afbeelding kader grenzen door middel van de Genlock (G-sync) mogelijkheden van de nVidia grafische kaarten.

D. Beschrijving van de Software

De angst conditionering en behoud van het testen van contexten voor dit experiment bestaat uit twee verschillende virtuele werelden, waardoor de deelnemers worden meegenomen op een rondleiding. De virtuele werelden werden gemodelleerd met behulp van de 3D-modeling-pakket Maya 13. Navigatie is beperkt tot een vast pad dat identiek is in alle virtuele werelden. Beweging langs dit pad wordt gecontroleerd door de Virtools 14 software-systeem. Virtools is een game-engine in de eerste plaats bedoeld voor een desktop of web-based ervaring. Door de uitbreiding van VRPack Virtools, zijn virtuele werelden geprojecteerd in de duik.

Virtools communiceert met het tracking-systeem via de Virtual Reality Peripheral Network (VRPN 15), een open source bibliotheek. VRPN registreert de deelnemers aan hoofd en hand ligging en oriëntatie en druk op de knop informatie. Virtools maakt gebruik van de head tracking informatie te maken van de 3D-scène op de juiste perspectief voor de deelnemer.

Figuur 1
Figuur 1. Schema van de control room (VisRoom) en de Dive kubus met een menselijke deelnemer het bekijken van een virtuele scène.

Figuur 2
Figuur 2. Diagram van een deelnemer met de huidgeleiding elektroden op de linker kant het meten van tonic en driefase reacties op prikkels. Elektrische stimulator elektroden worden op de rechter pols. Biopac verzamelt fysiologische gegevens via Erken software op een laptop computer. Codes worden verstuurd via OSC van desktop computer waar Virtools software genereert virtual reality scripts geprojecteerd in de duik.

Figuur 3
Figuur 3. Vergelijking van de Angst acquisitie en extinctie bij DIVE en Laboratorium. Differentiële huidgeleiding Response (SCR) + / - SEM in de deelnemers van airconditioning en 24 uur later opnieuw getest op de arbeidsmarktAtory of Virtual Reality (duik). Afbeelding toont equivalent angst acquisitie en extinctie bij de deelnemers in de duik-en laboratoriumonderzoek. Zelfde Context (n = 12) testen op dag 2 in DIVE levert meer robuuste angst geheugen retentie ten opzichte van Verschoven Context (n = 14) gemeten door SCR op CS +, in onze duik deelnemers, maar niet in ons laboratorium deelnemers, * p = 0,05 .

Discussion

1. Resultaten

Equivalent binnen-sessie angst acquisitie en extinctie in groepen was gevonden (figuur 3). Deze gegevens tonen aan dat betrouwbare en informatieve vreesconditionering studies kunnen worden uitgevoerd binnen de beperkingen en mogelijkheden van een volledig immersieve omgeving. Bovendien hebben we ook aantonen robuuste contextuele angst geheugen in dezelfde context angst retentie deelnemers aan de duik (deelnemers die nog steeds in dezelfde context voor dag 1 en 2 ten opzichte van degenen die een ervaren context shift). Het behoud van angst is sterker in de duik dan die waargenomen bij een conventionele laboratorium gekoppeld paradigma van 16 (zie figuur 3). Met de meeslepende VR setup, kan men ook onderzoeken en manipuleren van rijke contextuele omgevingen om declaratieve geheugen processen sonde in de mens, in tegenstelling tot in het laboratorium omgeving waar realistische multimodale context manipulaties zijn moeilijk te bereiken. Ten slotte kan de VR werelden eenvoudig geport worden voor gebruik in combinatie met functionele magnetische resonantie imaging (fMRI) met behulp van stereoscopische VR bril naar hersenactiviteit analyse uit te voeren tijdens het coderen of ophalen van angst acquisitie, uitsterven en terugval. Deze methodologie kan worden gebruikt te overbruggen knaagdier-en klinische bevindingen in vrees en angst.

2. Controlling context en stimulus exposure in virtual reality.

Een belangrijke kwestie is aan de exploitatie VR voor experimenteel gebruik is ook haar kracht. In het bijzonder, volledig immersieve VR biedt de complexiteit, verwart, en vrijheid van de echte wereld. Bijvoorbeeld, in het echte leven, traumaslachtoffers ervaring een aversieve stimulus in een context voor een onbekende tijd. De contextuele blootstelling, specifieke kenmerken en andere zintuiglijke input die werden bezocht zijn ook onbekend, al dan niet confirmable. Op dezelfde manier, als we de deelnemers in staat om vrij te verkennen van de virtuele omgevingen die we zouden niet in staat zijn om rekening te houden context of stimulus belichtingstijd of duur. Bijvoorbeeld, kan een deelnemer loopt zeer snel, en missen 3 van de 4 CS + presentaties. Een ander kan verkennen slechts een kamer in het virtuele appartement. Evenzo, als stimulus presentatie is niet gespecificeerd in het midden van het scherm, waar de blik is vóór het begin van gericht, zullen de deelnemers te vermijden of te missen CS presentaties. Onze oplossing voor deze potentiële verwart was om de deelnemers mee op een zit, rondleiding in elke omgeving met een snelheid die het mogelijk maken voor een specifieke interstimulus interval (ISI) en de stimulus duur. We zouden dan halen vergelijkbare SCR gegevens uit specifieke tijdstippen en specifieke locaties verspreid over alle deelnemers (bijvoorbeeld reacties op de CS +, de VS en CS-stimuli). Moeilijkheden die zich na het nemen van dit besluit opgenomen het vinden van een pad vorm, lengte en beweging tarief dat niet zou leiden tot misselijkheid of proprioceptieve dissonantie aan de deelnemer, en toch denkt dat de natuurlijke ambulantie na te bootsen door middel van een nieuwe omgeving.

3. De uitvoering standaard vreesconditionering parameters om een ​​VR-systeem.

Te simuleren realistische geconditioneerde stimuli slangen en spinnen werden ontworpen na wild-life beelden. De slangen en spinnen werden voor het eerst gemodelleerd in Maya, een computer graphics 3D-modellering en animatie software pakket en vervolgens geïmporteerd in het VR-systeem. We deden dit omdat Virtools is een virtual reality authoring systeem, niet een modeling applicatie. Het is dus best gebruikt om een ​​VR-systeem te draaien en de interactie en navigatie naar een scène toe te voegen. In het bijzonder, in Maya vier verschillende animaties voor elke CS-type werden gecreëerd (bijvoorbeeld een opgerolde slang, een spin loopt over de vloer, een slang naar voren longeren met open mond) en vervolgens geïmporteerd in Virtools.

Prior het importeren van de dynamische slang en spin-modellen in Virtools van Maya, werd een pad gemaakt in Virtools aan de deelnemer om de omgeving, zodat gids in een vloeiende cirkelvormige wijze als de bemonstering van de omgeving zodat in de loop van 32 geconditioneerde stimulus presentaties tijdens de angst conditionering. De vorm van het pad is hetzelfde voor elk van onze drie virtuele werelden. Het pad is gemaakt om te stoppen voor vier seconden voor elke stimulus presentatie, de interstimulus interval was 11 + / - 4 seconden waarin het onderwerp werd langzaam (geleid) bewegen door de omgeving. Dit interval is bepaald op basis van onze vorige vreesconditionering experimenten in het laboratorium 8, 16, omdat het zorgt voor herstel van de huid geleiding respons tussen de stimulus presentaties. Stimuli werden vervolgens geplaatst op de weg op punten die door de timing parameters. Deze opzet gemaakt specifieke stimulus en context voegwoorden (bijv. een slang glibberen op de eettafel, een spin lopen rond de bank been), die later kunnen worden gesondeerd voor expliciete geheugen. Stimuli verschijningen waren pseudo-gerandomiseerde door de scripts. Alle stimulus presentaties verscheen in het midden van defront scherm om de deelnemer te voorkomen van het moeten zoeken naar de stimulus. Dit leverde ons met een gecontroleerde hoeveelheid van stimulus belichtingstijd, en een bepaalde context plaats. Een beperking van het zicht recht vooruit is dat het niet profiteren van de volledige capaciteiten van deze meeslepende systeem (bijvoorbeeld slangen kan de kamer niet betreden van achter de deelnemer). Bovendien werden stimuli zorgvuldig geplaatste buitenkant van een grens kader rond de deelnemers locatie, zodat de slangen en spinnen nooit aangetast de deelnemers persoonlijke ruimte.

4. Bekijk punt en head tracking.

De hoek van de duik was zo ingesteld dat vanuit een zittende positie de deelnemer een juiste naar voren gerichte hoek had. Dit gecontroleerd voor verschillen in hoogte tussen de deelnemers, en bewegingsartefacten geminimaliseerd op onze fysiologische opnames. De deelnemers kregen de opdracht om de rijrichting wijzen en zo weinig mogelijk bewegen, dit ook geregeld voor, waar de deelnemers op zoek was, en daarom onderhouden consistente stimulus en context blootstelling tussen de deelnemers. We kozen ervoor om op een head-tracking-apparaat te draaien in de 3D-bril gedragen door de deelnemers om te zorgen dat ze waren het toneel kijken met het juiste perspectief. Als head tracking niet was verkozen voor, beweging van het hoofd naar links of rechts zou niet goed af te sluiten hoe de objecten verscheen in de wereld (bijvoorbeeld objecten zou verschijnen gebogen op schermen in de duik als deelnemers liep door). Met head tracking verkozen voor, kunnen we er zeker van zijn dat de functies in de omgeving hun normale proporties behouden en correct werden opgesteld op elk van de zes wanden van de duik voor de duur van het experiment.

5. Data Collection.

In onze standaard laboratorium versie van angst conditionering 8, was 16 stimulus presentatie bestuurd door de computer script geprogrammeerd in de presentatie software pakket. Om de samenhang tussen het laboratorium en de virtuele omgeving te behouden, hebben we onze standaard angst acquisitie en extinctie scripts geïmporteerd in code-formaat om de controle computer in de meldkamer dat de DIVE kubus hosts (zie figuur 1). De parallelle poort-code is ingesteld op een gegenereerde lijst van numerieke codes te sturen naar verschillende evenementen, zoals presentaties van de slang, spin, en elektrische stimulatie aanzetten signaal. In ons ontwerp, Virtools stuurt een Open Sound Control bericht (OSC 17) OSC / UDP-bericht naar een aangepaste C + +-programma dat de parallelle poort waarde stelt. Onze C + +-programma maakt gebruik van de OSCpack 18 bibliotheek.

Digitale ingang van de Biopac is aangesloten op de computer parallelle poort. SCR gegevens worden verzameld op de laptop computer van Biopac via de parallelle poort, dan genormaliseerd, en berekend om CS + / CS-en de Amerikaanse aanzetten binnen specifieke parameters (zie hierboven voor details). In aanvulling op waardoor de scène en de controle van navigatie wordt Virtools ook gebruikt om de gebruiker gebeurtenissen (drukken op een knop) log. Kortom, tijdens een experiment, worden berichten verstuurd vanaf de master computer naar de Biopac systeem via de parallelle poort. Omdat Virtools kan niet met de parallelle poort communiceren op de computer rechtstreeks een kleine C + +-programma luistert naar een OSC bericht van Virtools en stuurt deze vervolgens aan op de parallelle poort.

Disclosures

Geen belangenconflicten verklaard.

Acknowledgments

Wij danken Holton Thompson voor haar werk in het creëren van de Virtools 3-D werelden in Maya en Eric Monson voor de schematische tekeningen. Onderzoek werd gedeeltelijk gesponsord door postdoctoraal NIH F32 MH078471 aan NCH en NIDA RO1 DA027802 naar KSL. De duik was gefinancierd door NSF BCS-0420632.

References

  1. Mineka, S., Zinbarg, R. A contemporary learning theory perspective on the etiology of anxiety disorders: It's not what you thought it was. Amer. Psychol. 61, 10-26 (2006).
  2. Sanchez-Vives, M. V., Slater, M. From presence to consciousness through virtual reality. Nat. Rev. Neurosci. 6, 332-339 (2005).
  3. McGaugh, J. L. Memory--- a century of consolidation. Science. 287, 248-251 (2000).
  4. LaBar, K. S., Cook, C. A., Torpey, D. C., Welsh-Bohmer, K. A. Impact of healthy aging on awareness and fear conditioning. Behav Neurosci. 118, 905-915 (2004).
  5. LaBar, K. S., Phelps, E. A. Reinstatement of conditioned fear in humans in context dependent and impaired in amnesia. Behav Neurosci. 119, 677-686 (2005).
  6. LaBar, K. S., Gatenby, J. C., Gore, J. C., LeDoux, J. E., Phelps, E. A. Human amygdala activation during conditioned fear acquisition and extinctions: a mixed trial fMRI study. Neuron. 20, 937-945 (1998).
  7. Phelps, E. A., Delgado, M. R., Nearing, K. I., LeDoux, J. E. Extinction learning in humans: role of the amygdala and mPFC. Neuron. 43, 897-905 (2004).
  8. Zorawski, M., Cook, C. A., Kuhn, C. M., LaBar, K. S. Sex, stress, and fear: individual differences in conditioned learning. Cogn. Affect. Behav. Neurosci. 5, 191-201 (2005).
  9. Cruz-Neira, C., Sandin, D., DeFanti, T. Surround-screen projection-based virtual reality: The design and implementation of the CAVE. Acm. Siggraph. Proc. 93, 135-142 (1993).
  10. Christie: Mirage 2000 - SXGA 2000 Lumen Active Stereoscopic Projector [Internet]. Cypress (CA): Christie Digital Systems . Available from: http://www.christiedigital.com/AMEN/Products/mirage200038DMD02312 (2010).
  11. Intersense: Sensing Every Move [Internet]. InterSense, Inc.; IS-900 Systems. Billerica (MD). Available from: http://www.intersense.com/IS-900_Systems.aspx (2010).
  12. RealD: The New 3D [Internet]. RealD; CrystalEyes 3. Beverly Hills (CA). Available from: http://www.reald.com/Content/contact.aspx (2010).
  13. Wikipedia: The Free Encyclopedia [Internet]. Wikimedia Foundation, Inc.; Autodesk Maya. San Francisco (CA). Available from: http://en.wikipedia.org/wiki/Autodesk_Maya (2010).
  14. Dassault Systemes [Internet]. Dassault Systemes.; 3DVIA Virtools. Velizy-Vilacoublay, France. Available from: http://a2.media.3ds.com/products/3dvia/3dvia-virtools/ (2010).
  15. VRPN 07.26: Virtual Reality Peripheral Network [Internet]. University of North Carolina at Chapel Hill, Department of Computer Science. Chapel Hill (NC). Available from: http://www.cs.unc.edu/Research/vrpn/index.html (2010).
  16. Huff, N. C., Hernandez, J. A., Blanding, N. Q., LaBar, K. S. Delayed extinction attenuates fear renewal and spontaneous recovery in humans. Behav. Neurosci. 123, 834-843 (2009).
  17. Wikipedia: The Free Encyclopedia [Internet]. Wikimedia Foundation, Inc.; Open Sound Control. San Francisco (CA). Available from: http://en.wikipedia.org/wiki/Open_Sound_Control (2010).
  18. Oscpack: A simple C++ Packet Manipulation Library [Internet]. oscpack. Available from: http://www.audiomulch.com/~rossb/code/oscpack/ (2010).

Erratum

Formal Correction: Erratum: Human Fear Conditioning Conducted in Full Immersion 3-Dimensional Virtual Reality
Posted by JoVE Editors on 03/28/2011. Citeable Link.

A correction was made to Human Fear Conditioning Conducted in Full Immersion 3-Dimensional Virtual Reality. There was an error with an author's name. The author's last name had a typo, this was corrected to:

David J. Zielinski

instead of:

David J. Zeilinski.

Human vreesconditionering Uitgevoerd in Full Immersion 3-Dimensionale Virtual Reality
Play Video
PDF DOI

Cite this Article

Huff, N. C., Zielinski, D. J., Fecteau, M. E., Brady, R., LaBar, K. S. Human Fear Conditioning Conducted in Full Immersion 3-Dimensional Virtual Reality . J. Vis. Exp. (42), e1993, doi:10.3791/1993 (2010).More

Huff, N. C., Zielinski, D. J., Fecteau, M. E., Brady, R., LaBar, K. S. Human Fear Conditioning Conducted in Full Immersion 3-Dimensional Virtual Reality . J. Vis. Exp. (42), e1993, doi:10.3791/1993 (2010).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter