Login processing...

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

Neuroscience

התניית פחד האדם שנערך מציאות שליטת טבילה 3-Dimensional וירטואלי

doi: 10.3791/1993 Published: August 9, 2010

ERRATUM NOTICE

Summary

הפרדיגמה הקלאסית מיזוג פחד הותאם עבור המשתתפים האדם בסביבה מציאות וירטואלית לחלוטין immersive. באמצעות פרדיגמה אפליה, פחד מותנה, אות וזיכרון שימור הקשר, הכחדה נמדדה עם תגובה מוליכות העור כדי נחשים ועכבישים וירטואלי דינמי (גירויים מותנים) בשני הקשרים שונים וירטואלית.

Abstract

מיזוג הפחד הוא פרדיגמה בשימוש נרחב במחקר הלא אנושית חיה כדי לחקור את המנגנונים העצביים הבסיסיים פחד וחרדה. האתגר העיקרי בניהול מחקרים מיזוג בבני אדם הוא היכולת לתפעל חזק או לדמות את הקשרים סביבתיים הקשורים להתנהגות רגשית מותנית. בהקשר זה, טכנולוגיה וירטואלית (VR) המציאות היא כלי מבטיח. עם זאת, התאמת הטכנולוגיה הזאת כדי לענות על האילוצים הניסוי דורש התאמות מיוחדות. כאן אנו לטפל בבעיות מתודולוגיות מעורב בעת ביצוע מיזוג פחד בסביבת מציאות מדומה לחלוטין immersive 6 צדדית ובהווה מיזוג נתונים פחד.

בעולם האמיתי, אירועים טראומתיים מתרחשים בסביבות מורכבות אשר בנויים רמזים רבים, העוסקים בכל שיטות החושית שלנו. לדוגמה, רמזים שיוצרים את תצורת הסביבה לכלול לא רק אלמנטים ויזואליים, אך שמיעתי, ריח, מישוש ואת אפילו. במחקרים של בעלי חיים מכרסמים מיזוג פחד שקועים לחלוטין בהקשר זה עשיר עם רומן, רמזים חזותיים מישוש ואת חוש הריח. עם זאת, בדיקות מעבדה הסטנדרטי של מיזוג פחד בבני אדם מתנהלים בדרך כלל בחדר ייחוד מול מסך מחשב שטוח או 2D ולא לשכפל את המורכבות של התנסויות בעולם האמיתי. מצד שני, המגבלה העיקרית של מחקרים קליניים שמטרתה צמצום (כיבוי) פחד ומניעת הישנות בהפרעות חרדה הוא טיפול המתרחשת לאחר המשתתפים רכשו פחד בהקשר בלתי מבוקרת, אינו ידוע ברובו. לפיכך הנסיינים נותרים ללא מידע על משך החשיפה, את הטבע האמיתי של הגירוי, ועל רקע רמזים הקשורים בסביבה 1. בהעדר מידע זה יכול להיות קשה באמת לכבות חשש כי הוא גם רמז וגם תלוי הקשר. בסביבות מציאות מדומה לטפל בבעיות אלה על ידי מתן את המורכבות של העולם האמיתי, באותו זמן המאפשר הנסיינים להגביל מיזוג פחד פרמטרים ההכחדה להניב נתונים אמפיריים כי יכול להציע אפשרויות טיפול טוב יותר ו / או לנתח השערות מכניסטית.

על מנת לבדוק את ההשערה כי מיזוג הפחד יכול להיות מקודד עשיר ספציפי בהקשר זה המבוצע בסביבה immersive מלא, פיתחנו מציאות מדומה ברורים 3-D בהקשרים שבהם משתתפים מנוסים מיזוג פחד מנחשים או עכבישים וירטואלי. רמזים שמיעתית שיתוף התרחשה עם CS כדי לקדם לעורר תגובות המכוונת ותחושה של "נוכחות" במקצועות 2. מוליכות העור בתגובה שימש למדוד את תלות של רכישת החזקת פחד זיכרון, הכחדה.

Protocol

א גירויים עיצוב המשימות

1. כללי עיצוב.

בחנו את השפעות הקשר על רכישת פחד ושימור הזיכרון במשך יומיים. עיצוב זה במקביל ללימודים מכרסם שהחשבון עבור תהליכי קונסולידציה הנוירוביולוגי של יצירת זיכרון לטווח ארוך 3 ו תלויות העולם האמיתי שבו הפחד נלמד במרחק הזמני מטיפול מחדש חשיפה חוויות. גירוי מותנה דינמי (CS) (נחשים ועכבישים נעים) נתקלו בסביבה וירטואלית לחלוטין immersive המכונה סביבה וירטואלית Immersive של הדוכס (צלילה), והיו תנאי לזווג עם המצגת של גירוי חשמלי היד. פחד ההפרש הליך מיזוג הועסק באמצעות המוליכות החשמלית של העור בתגובה (SCR) כאמצעי תלוי של פחד. כאן אנו להפגין פחד מותנה ושימור הזיכרון לאחר מכן כי נבדק במשך יומיים בצלילה של 26 משתתפים גברים ונשים בריאים, בגילאים 18-30 yrs הישן באוניברסיטת דיוק. פרוטוקול זה אושרה בהתאם לתקני אוניברסיטת דיוק IRB.

2. משתתף להקים בצלילה.

הצלילה היא סגורה לגמרי, משושה, 3m x 3m x 3m, גב מוקרן מציאות מדומה (VR) בסביבה. הצלילה ממוקם קובייה 30ft שנבנה במיוחד (חדר הבקרה (VisRoom), איור 1) במרכז הבינתחומי להנדסה לרפואה, ומדע יישומי באוניברסיטת דיוק. מיזוג פחד בצלילה נערך כפי שתואר לעיל.

המשתתפים ישבו במרכז הצלילה מול קדימה עם הראש מעקב על 3-D משקפיים. המשתתפים לקחו על הליכה "קבוע וירטואלי דרך הסביבה המיועד במהלך כל שלב הלמידה שבו נחשים ועכבישים וירטואליים הם נתקלו. אילוצים אלה ביציבה נעשו כדי למנוע סחרחורת, להסביר השתנות גובה, שליטה על כמות של הקשר בין החשיפה לגירוי המשתתפים, כדי להבטיח את התצוגה החזותית מתעדכן באופן מציאותי על פי התנועה של המשתתפים באמצעות התרחיש.

3. מיזוג אפליה נוהל.

הליך אפליה הועסק, שבו את המצגת של אחד חזותי CS מתחזקת חלקית (40 חיזוק שיעור%) על ידי גירוי שיתוף הפסקת חשמל, את הגירוי הבלתי מותנה (ארה"ב) בשלב הרכישה. המשתתפים חולקו לאחת 2 תנאים: רכישת פחד מנחשים או עכבישים וירטואלי וירטואלי. גירויים חיזק יחד עם ארה"ב מכונים "CS + בזמן גירוי ויזואלי אחר" CS-"הוא מזווג במפורש כביקורת. + CS ו CS-חולקו באופן אקראי ו counterbalanced בקבוצות.

4. גירויים אילף.

גירויים היו נחשים ועכבישים דינמי שכל אחד מהם בנפרד להופיע באמצע מרכז המסך הקדמי של הצלילה למשך תקופה של 4 שניות. זה שיתוף התרחשה עם גירוי שמיעתי איתות המראה של נחש או עכביש להתריע המשתתף לנוכחות של גירוי רומן בסביבה (רעשן או צליל הקשה, בהתאמה). הסצינה הווירטואליים יחד עם עכבישים ונחשים מודעה נוצרו באמצעות תוכנת אנימציה MAYA ו המיובאים לתוך התוכנה Virtools (Virtool SA, חברת התנהגות, פריז, צרפת) לצפייה בצלילה.

5. גירויים בלתי מותנית.

גירוי חשמלי הותאם לפני תחילת הניסוי בהתאם לרמת הסובלנות של כל הנושא כדי להקל על השוואות הקבוצה ולמנוע בלבול השפעות של הכללית ברמת ההבדלים עוררות לאורך 4 קבוצות, 5. רמת גירוי נבחר על ידי כל משתתף להיות שלו או שלה תפיסת "מעצבן מאוד אבל לא כואב באמצעות הליך גרם מדרגות עולה. Voltage נקבע בתחילה ברמה נמוכה של V 30 והגדילה במרווחים של 5 V עד המשתתפים הצביעו על כך שלהם רמת סובלנות הושגה ללא גרימת כאב גירוי (200 msec משך שנשא 30-50 הרץ) היה מנוהל על ידי אלקטרודה transcutaneously דו קוטבית משטח מגרה על העצב המדיאני של שורש כף היד הדומיננטית של המשתתפים (21 מ"מ מרווח אלקטרודה:. Grass-Telefactor דגם FE 10S2, West Warwick, RI). מובילה אלקטרודה היו מובטחות רצועת גומי חוברו ממריץ גראס Telefactor SD-9-דרך מוביל כבלים קואקסיאליים שהיו מוגן מוארק דרך פילטר גלי רדיו. ג'ל מלוחים מבוססי (Sigma ג'ל: פארקר מעבדות, Fairfield, NJ) שימש כמנצח אלקטרוליט (ראה איור 2) למשתתפים נאמר כי כל פולסים יימסר בעוצמה זהה..

6. הדרכה שלבים.

הניסוי המתואר כאן נערך בשני מפגשים עם עיכוב של 24 שעות. במהלך האשוחיםהפגישה לא, תקופת התרגלות הראשונית כללה 4 ניסויים של כל סוג CS הנצפים ברקע אפור טבילה 3-D מלא אבל הציגה ללא חיזוק או עולם וירטואלי בו הכשרה או בדיקות התרחשה. בשלב זה אפשר את ההסתגלות לסביבה ניסיונית בצלילה וצמצום המכוונת התגובות לגירויים מותנים. מיד אחרי שלב ההתרגלות, שלב הרכישה פחד כללה 16 intermixed ניסויים של כל סוג של מדעי המחשב, שבה CS-מוצג לבד 5 של 16 ניסויים CS + מחוזקים. כ 24 שעות לאחר מכן, בדיקה ושימור הזיכרון אימון ההכחדה התרחשה. שלב זה כלל 16 ניסויים של כל סוג CS ללא בארה"ב, בהקשר וירטואלי היה או זהה או שונה בהקשר פחד הרכישה (counterbalanced ברחבי משתתפים). אחת ההקשר היה סביבה פנימית (פנים של הקשר מרוהט, דירה) ואת ההקשר השני היה סביבה חיצונית (סצינה בשכונה, ב Context). הנבדקים חולקו באופן אקראי לקבוצת ניסוי, שקבעה את סדר הצגת ההקשר על ימים 1 ו 2. הם חולקו גם למצב באותו הקשר (AA או BB) או Shift מצב הקשר (AB או BA). אורך הנתיב כמובן הותאמו עבור עקביות בין עולמות וירטואליים, כמו גם את המספר והמיקום של עצמים / גירויים בתוך סביבות שונות.

7. ניסיוני פרמטרים.

המרווח בין המשפט היה 14 ± 2 שניות. רצף של CSS היה פסוודו, בכפוף למגבלת כי לא יותר מ 2 בניסויים של CS זהה להתרחש ברציפות (כדי למנוע בלבול זירוזים של חרדה המדינה תוחלת קוגניטיבי). חיזוק חלקי (40%) של + CS שימש לעכב הכחדה מהירה כי בדרך כלל מתרחשת המשתתפים האדם הבאים חיזוק 100% + CS 6,7. בנוסף, חיזוק חלקי מספק מגירה מיזוג מציאותית יותר במידה אירועים מרתיעה לא תמיד מתרחשים בעקבות גירוי חשש.

8. משימה הוראות.

לפני כל שלב הניסוי, המשתתפים התבשרו על תכונות העיצוב הבא: הם היו נתקלים אנימציה נחשים ועכבישים בסביבה וירטואלית, הם יהיו מודרך דרך הסביבה לטיול וירטואלי לאורך מסלול קבוע, והם עלולים לקבל גירוי חשמלי על כף היד ברמה שהוקם לפני מיזוג בכל עת לאורך כל תקופת המחקר. הם קיבלו הוראה פנים ישירות קדימה לטפל בתמונות נחש ועכבישים המוצג במרכז המסך הקדמי, והזכיר כי לא היה להם כל שליטה על התנועה שלהם ברחבי העולם או את המופע של גירוי חשמלי. הם הודיעו גם כי הם יכולים להפסיק את המחקר בכל עת ללא קנס להם.

ב מדידות פסיכו

1. איסוף נתונים.

SCR שימש למדוד את תלות של פחד, כפי שתואר לעיל 4, 6. SCR נרשמה באמצעות מערכת ניטור פסיכו (BIOPAC מערכות, סנטה ברברה, קליפורניה). SCR היה פיקוח של כסף, כסף כלוריד אלקטרודה דיסקים המצורפים על ידי רצועות סקוטש עם הפלנגות האמצעי של 1 ו - 2 ספרות של היד הלא דומיננטית. הג'ל מבוסס מלוחים (Sigma ג'ל) שימש אלקטרוליט מוליך. הנבדקים קיבלו הוראה לשמור על ידם עדיין להימנע חפצים התנועה האלקטרודה הקלטה SCR. הפניות הגיעו מערכת הקלטה BIOPAC פיזיולוגיות אשר ממוקם ממש מחוץ צלילה בחדר הבקרה. מערכת BIOPAC מסנכרן עם המחשב גירוי מצגת ריצה תוכנה Virtools. איור 1 מדגים משתתף בצלילה, שקוע א הקשר הטכני של המחשב להגדיר שליטה (Virtools הדור סקריפט), BIOPAC (SCR), וכן ממריץ החשמליים באיור 2.

המוליכות החשמלית של העור נדגמה ב 200 הרץ, הגברה, ומאוחסנים לניתוח מחובר באמצעות AcqKnowledge תוכנה (BIOPAC מערכות, סנטה ברברה, קליפורניה). Virtools תוכנה שולטת מצגת הגירוי מפעיל את הגנרטור הלם באמצעות כרטיס לאומי מכשירים Dio-24 רכישת נתונים (אוסטין, טקסס). גל רשמה הם lowpass מסונן באמצעות חלון בלקמן (תדר החיתוך = 31 הרץ), החליק על 3 נקודות נתונים רצופים. המוליכות החשמלית של העור אמפליטודות התגובה היו נעולים בזמן תחילת יחסי CS וארה"ב הבסיס לכל גירוי טרום להפיק מידה של פחד מותנה התלוי ו מותנית, בהתאמה 4-6, 8. עבור הכללה ניתוח הנתונים, הקריטריונים הבאים הוקמו: חביון = 1-4 ים, משך = 0.5-5 s, ואת משרעת מינימלי = 0.02 מיקרו סימנס (μS). התגובות שאינם עונים על קריטריונים אלה הם קלעו כמו אפס.

2. Analysהיא SCR.

מכיוון SCR נתונים מוטה בדרך כלל לכיוון האפס, הנתונים היו שורש מרובע הפך לפני ניתוח סטטיסטי להשיג ההתפלגות הנורמלית. הנתונים של כל סוג CS (נחשים או עכבישים וירטואלי) היו התמוטט לתוך 'מוקדם' ו 'מאוחר' אבני משפטו של כל שלב, כמו למידה בדרך כלל משתנה לאורך זמן בתוך כל שלב הלמידה. חוזרים אמצעים ניתוח שונות (ANOVA) שימשו לחישוב הבדלים קבוצה בתגובות מוליכות מותנה העור כפונקציה של למידה שלב וסוג CS כמו בתוך המשתנים הנבדקים (רכישה המאוחרת (CS + CS-), הכחדה מוקדם או מאוחר (CS + CS -) ו משימה הקשר (אותו או Shift), כמו בין הנושאים משתנה, היו נתונים מנורמל על ידי חלוקת ערכי תגובה מותנית על ידי ניסוי כל תגובה שלו כל המשתתפים המקסימלי בארה"ב לגירוי שורש כף היד (על משפט כלשהו) כדי להסביר את ההבדלים האישיים. ב להגיב כדי לשלול שאינם מגיבים (אנשים להראות SCRs קטנה או לא). להדמיה נתונים באיור 3 עשרות ההפרש SCR חושבו כמדד של למידה על ידי הפחתת התגובות CS-מאלו של CS + פני בלוקים לדין. על פי מדד זה, עשרות הבדל של אפס לשקף לא לומד, בעוד עשרות ההבדל מעל האפס משקפים למידה של תגובת פחד. עם זאת, מבחינה סטטיסטית לקבוע השמירה של פחד הקשר כפי שמוצג באיור 3 של סטודנטים מבחן t חושבה על ערכים SCR ל CS + ו-CS-ב הכחדה מוקדמת ביום 2 כפונקציה של מניפולציה ההקשר (באותו הקשר מול Shift הקשר כניתוח בין קבוצות).

מערכת C. תיאור חומרה

המערכת אוניברסיטת דיוק צלילה מבוסס על העיצוב מוקרן מציאות מדומה "מערה" 9. מערכת צלילה היא 3 mx mx 3 מ 3 חדר שבו כל 6 "קירות" (4 הקירות, התקרה והרצפה) להציג תמונות במחשב הסטראוגרפית ידי מקרן אחורי. קיר לכל אחד יש מקרן DLP (2 כריסטי דיגיטלי מיראז' S K, ההפעלה 1056x1056 @ 110 Hz 10) אשר בתורו נשלט על ידי מחשב לעבד ייעודי (Windows XP כפול ליבה 2.0 GHz עם NVIDIA Quadro 3000FX-G כרטיסים גרפיים). קיר אחד פותח כדי לאפשר גישה לתוך ומתוך הצלילה.

6 מחשבים להבהיר נשלטים על ידי המחשב אב אשר מתקשר אל מערכת מעקב (Intersense 900 IS-11), שולטת על מערכת הקול, ושולחת דופק דרך היציאה המקבילית למערכת התחשמלות. מערכת המעקב מספק מיקום 3D ו מידע אוריינטציה עבור ראשו של משתתף ועמדות יד. חזון הסטראוגרפית פעילים ניתן באמצעות נוזל תריס כוסות קריסטל (3 CrystalEyes 12). שבעת מחשבים (6 מחשבים לעבד במחשב הראשי) מסונכרנים על גבולות מסגרת התמונה באמצעות היכולת genlock (G-Sync) של הכרטיסים הגרפיים nVidia.

ד תיאור תוכנה

מיזוג פחד ובדיקה בהקשרים שימור עבור ניסוי זה מורכב משני עולמות וירטואליים שונים שבאמצעותם המשתתפים נלקחים לסיור מודרך. עולמות וירטואליים עוצבו באמצעות חבילת מודלים 3D מאיה 13. ניווט מוגבל נתיב קבוע הזהה בכל עולמות וירטואליים. התנועה בנתיב זה נשלט באמצעות מערכת Virtools 14 תוכנה. Virtools הוא מנוע המשחק מיועד בעיקר עבור שולחן העבודה או מבוססי אינטרנט ניסיון. באמצעות הרחבה של VRPack Virtools, עולמות וירטואליים מוקרנים בצלילה.

Virtools מתקשר עם מערכת מעקב באמצעות רשת וירטואלית מציאות היקפיים (VRPN 15), ספריית קוד פתוח. VRPN רושם את המשתתפים הראש ביד המיקום והכיוון כמו גם מידע על כפתור ללחוץ. Virtools משתמשת במידע ראש מעקב כדי להבהיר את זירת 3D ב בפרספקטיבה הנכונה עבור המשתתף.

איור 1
באיור 1. סכמטי של חדר הבקרה (VisRoom) ואת קוביית לצלול עם משתתף אנושי צפייה סצינה וירטואלי.

איור 2
איור 2. תרשים של משתתף עם אלקטרודות מוליכות העור על יד שמאל למדידת התגובות טוניק ו phasic לגירויים. החשמל אלקטרודות ממריץ הם על כף ידו הימנית. BIOPAC אוספת נתונים פיזיולוגיים הכירו דרך התוכנה במחשב הנייד. קודים נשלחים באמצעות OSC מהמחשב השולחני שבו התוכנה יוצרת Virtools סקריפטים מציאות וירטואלית המוקרנת בצלילה.

איור 3
איור 3. השוואה בין רכישת פחד הכחדה בצלילה מעבדה. תגובת מוליכות העור דיפרנציאלי (SCR) - / + SEM משתתפים ממוזגים נוספת שתבצע 24 שעות מאוחר יותר העבודההמציאות atory או וירטואליים (צלילה). גרפי ממחיש רכישת פחד הכחדה המקבילה וב המשתתפים הצלילה במחקרי מעבדה. באותו הקשר (n = 12) בדיקות ביום 2 התשואות צלילה חזקים יותר זיכרון פחד השמירה יחסית הקשר זז (n = 14) נמדד על ידי SCR ל CS +, על המשתתפים הצלילה שלנו, אך לא המשתתפים במעבדה שלנו, * p = 0.05 .

Discussion

1. תוצאות

בתוך מפגשים Equivalent פחד הרכישה הכחדה בכל קבוצות נמצאה (איור 3). נתונים אלה מצביעים על כך אמין ואינפורמטיבי מיזוג מחקרים הפחד יכול להתבצע במסגרת המגבלות והיכולות של סביבת immersive מלא. יתר על כן אנו גם להפגין פחד חזקים זיכרון הקשרי בפחד זהה הקשר המשתתפים השמירה בצלילה (מהמשתתפים שנשארו באותו הקשר עבור ימי 1 ו -2, ביחס לאלו שחוו שינוי ההקשר). השמירה של פחד חזק בצלילה מזה שנצפה במעבדה קונבנציונלית מתאימים הפרדיגמה 16 (ראה איור 3). עם ההתקנה VR immersive, אפשר גם לבדוק ולטפל סביבות הקשרי עשיר לחקור תהליכי זיכרון הצהרתי בבני אדם, בניגוד להגדרה מעבדה שבה ריאליסטי בהקשר מניפולציות multimodel קשה להשיג. לבסוף, העולמות VR יכול בקלות להיות מועבר לשימוש בשילוב עם בהדמיה מגנטית תפקודית (fMRI) באמצעות סטריאוסקופית משקפי VR לבצע הפעלה ניתוח מוח במהלך קידוד או שליפה של רכישת פחד, הכחדה, ואת הישנות. מתודולוגיה זו יכול להיות מנוצל כדי מכרסם גשר ממצאים קליניים פחד וחרדה.

2. שליטה בהקשר וחשיפה לגירויים במציאות מדומה.

בעיה רצינית עם ניצול VR לשימוש ניסיוני גם כוחה. באופן ספציפי, מלא immersive VR מספק את המורכבות, בלבול, וחופש בעולם האמיתי. כך, למשל, בחיים האמיתיים, נפגעי טראומה חווים גירוי מרתיעה בהקשר בסכום לא ידוע של זמן. חשיפת הקשר, תכונות ספציפיות קלט חושי אחרים השתתפו גם ידוע, או לא לאימות. באותה מידה, אם היינו מאפשרים למשתתפים לחקור בחופשיות את סביבות וירטואליות אנחנו לא יהיה מסוגל להסביר את ההקשר, או חשיפה לגירוי או משך זמן. לדוגמה, אחד המשתתפים יכול ללכת מהר מאוד, ומתגעגעת 3 מתוך 4 CS + מצגות. סיבה אחרת יכולה לחקור רק חדר אחד בדירה וירטואלי. כמו כן, אם מצגת גירוי לא צוין במרכז המסך, כאשר המבט מופנה לפני הזינוק, המשתתפים ימנעו או להחמיץ מצגות CS. הפתרון שלנו אלה מקעקעת את הפוטנציאל היה לקחת את המשתתפים לסיור, יושב מודרך של כל סביבה בקצב שתאפשר מרווח interstimulus ספציפי (ISI) לבין משך הגירוי. אז נוכל לחלץ להשוות נתונים SCR מנקודות זמן ספציפיים במקומות ספציפיים על פני כל המשתתפים (למשל, התגובות + CS, ארה"ב, CS-גירויים). קשיים לאחר ביצוע החלטה זו כללה מציאת נתיב צורה, אורך, קצב התנועה לא היה לגרום לבחילה או דיסוננס פרופריוצפטיביות למשתתף, ובכל זאת להרגיש המתאים לחקות ambulation טבעי באמצעות סביבת רומן.

3. יישום תקן מיזוג פרמטרים פחד למערכת VR.

כדי לדמות מציאותית גירויים נחשים ועכבישים מותנה עוצבו לאחר בר חיים תמונות. נחשים ועכבישים היו הדגם הראשון מאיה, גרפיקה ממוחשבת מודלים 3D ו אנימציה חבילת תוכנה ולאחר מכן מיובאים לתוך מערכת מציאות מדומה. עשינו את זה כי Virtools הוא מציאות מדומה authoring המערכת, לא יישום דוגמנות. לכן השימוש הטוב ביותר לנהל מערכת VR ולהוסיף את האינטראקציה וניווט לסצינה. באופן ספציפי, מאיה four אנימציות שונות לכל סוג CS נוצרו (למשל, נחש מפותל, עכביש רץ על הרצפה, וזינק קדימה נחש עם פה פתוח) אז המיובאים לתוך Virtools.

לפני ייבוא ​​נחש מודלים דינמיים עכביש לתוך Virtools של מאיה, שביל נוצר Virtools להנחות את המשתתפים סביב הסביבה בצורה מעגלית חלקה כדי לאפשר דגימה של הסביבה במהלך 32 מצגות גירוי מותנה במהלך פחד מיזוג. צורתו של שביל זהה עבור כל שלושת העולמות הווירטואליים. הנתיב נוצר כדי לעצור במשך ארבע שניות בכדי שהמצגת כל גירוי, רווח interstimulus היה 11 + / - 4 שניות שבהן הנושא היה זז לאט (להיות מודרך) דרך הסביבה. מרווח זה נקבע מתוך מיזוג הקודמת שלנו ניסויים פחד מעבדה 8, 16, כי זה מאפשר החלמה תגובת מוליכות העור בין מצגות גירוי. גירויים הונחו אז בנקודות שצוינו על ידי הפרמטרים העיתוי על השביל. התקנה זו נוצר גירוי ספציפי צירופים ההקשר (למשל, נחש זוחל על השולחן בחדר האוכל, עכביש להסתובב ברגל הספה), אשר יכול להיות מאוחר יותר נחקר על זיכרון מפורש. הופעות גירויים היו פסאודו אקראי באמצעות תסריטים. כל המצגות הגירוי הופיע באמצעהמסך הקדמי כדי למנוע את המשתתף מהצורך לחפש את הגירוי. זה סיפק לנו עם כמות מבוקרת של זמן החשיפה לגירוי, ומיקום בהקשר מוגדר. מגבלה אחת של מבט קדימה היא שזה לא לנצל את מלוא היכולות של המערכת immersive (למשל, נחשים לא יכולים להיכנס לחדר מאחור המשתתף). בנוסף, גירויים הונחו בקפידה סביב מיקום המשתתפים מחוץ לקופסה גבול כך נחשים ועכבישים מעולם לא התנשא על שטח המשתתפים אישית.

4. נקודה צפה ומעקב הראש.

זווית הצלילה נקבע כך ממצב של ישיבה המשתתף היה בזווית הנכונה מול קדימה. זה נשלט על וריאציות גובה בין המשתתפים, ו ממוזער חפצים תנועה על ההקלטות הפיזיולוגיות שלנו. המשתתפים הונחו הפנים קדימה לזוז כמה שפחות, זה נשלט גם שם המשתתפים חיפשו, ומתוחזק ולכן גירוי עקבי חשיפה הקשר בין המשתתפים. בחרנו להפעיל את המכשיר הראש מעקב של משקפי 3D משוחק על ידי המשתתפים על מנת להבטיח שהם צופים את הסצינה עם הפרספקטיבה הנכונה. אם מעקב הראש לא היה נבחר, תנועת הראש ימינה או שמאלה לא היה נכון לחסום כמה חפצים הופיע בעולם (אובייקטים כגון יופיע כפופות על המסכים בצלילה כמשתתפים חצה). בעזרת מעקב אחר ראש נבחר, אנחנו יכולים להיות בטוחים כי התכונות בסביבה שמרו על פרופורציות נורמלי שלהם היו סגורים בצורה נכונה על כל אחד מששת הקירות של הצלילה למשך תקופת הניסוי.

5. איסוף נתונים.

בגרסה הרגילה שלנו במעבדה של מיזוג פחד 8, 16 מצגת גירוי נשלט על ידי מחשב שתוכנת סקריפט בחבילת תוכנה מצגת. כדי לשמור על עקביות בין המעבדה לבין הסביבה הווירטואלית, אנו מיובאים הרכישה הכחדה הרגילה שלנו תסריטים פחד בפורמט קוד למחשב הבקרה בחדר הבקרה שמארח את הקוביה צלילה (ראה איור 1). קוד יציאה מקבילית נקבע לשלוח רשימה של קודים מספריים שנוצר לאותת אירועים שונים, כגון מצגות של הנחש, עכביש, onsets גירוי חשמלי. בתכנון שלנו, Virtools שולח הודעת פתיחה בקרת סאונד (OSC 17) OSC / UDP מסר תוכנית אישית + + C המגדירה את ערך היציאה המקבילית. C שלנו בתוכנית + + משתמש הספרייה OSCpack 18.

קלט דיגיטלי של BIOPAC מחובר ליציאת המקבילה המחשב. SCR איסוף הנתונים במחשב הנייד של BIOPAC דרך היציאה המקבילית, מנורמל אז, מחושבת CS + / CS-ו onsets ארה"ב בתוך פרמטרים ספציפיים (ראה לעיל לפרטים נוספים). בנוסף טיוח את הסצינה ושליטה ניווט, Virtools משמש גם יומן אירועים המשתמש (לוחץ על כפתור). לסיכום, במהלך ניסוי, הודעות הנשלחות מהמחשב הראשי למערכת BIOPAC דרך היציאה המקבילית. מכיוון Virtools לא יכול לתקשר עם היציאה המקבילית במחשב ישירות קטן C + + תוכנית מקשיב הודעת OSC מ Virtools ואז מעביר אותו היציאה המקבילית.

Disclosures

אין ניגודי אינטרסים הכריז.

Acknowledgments

אנו מודים הולטון תומפסון עבור עבודתה ביצירת Virtools 3-D עולמות מאיה ואריק מונסון עבור ציורים סכמטית. המחקר מומן בחלקו על ידי NIH הבתר F32 MH078471 ל NCH, ו NIDA RO1 DA027802 כדי KSL. צלילה מומן על ידי 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.

התניית פחד האדם שנערך מציאות שליטת טבילה 3-Dimensional וירטואלי
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