Indagine Imaging cerebrale della memoria effetto di intensificazione delle emozioni

Summary

Vi presentiamo un protocollo che utilizza la risonanza magnetica funzionale per indagare i correlati neurali della memoria effetto di intensificazione delle emozioni. Questo protocollo permette l'identificazione di attività cerebrale specificamente legate al relativo alla memoria di elaborazione, contrariamente a quanto più generale di elaborazione percettiva, e può essere utilizzato con una popolazione sana e clinica.

Abstract

Eventi emotivi tendono ad essere ricordati meglio non emotivo ^1,2 eventi. Uno degli obiettivi di neuroscienziati cognitivi e affettivi è quello di comprendere i meccanismi neurali alla base di questo effetto a migliorare di emozione sulla memoria. Un metodo che si è dimostrato particolarmente influenti nelle indagini della memoria effetto di intensificazione delle emozioni è il cosiddetto paradigma di memoria successiva (SMP). Questo metodo è stato originariamente utilizzato per indagare i correlati neurali della non-emozionale memorie ^3, e più recentemente noi e gli altri anche applicato con successo allo studio della memoria emotiva (recensione in ^{4, 5-7).} Qui, descriviamo un protocollo che permette di indagine dei correlati neurali della memoria effetto di intensificazione delle emozioni con il SMP in concomitanza con eventi legati risonanza magnetica funzionale (fMRI). Una caratteristica importante del PMU è che permette la separazione delle attività cerebrale specificamente associata a memoria da più generale attività associate con la percezione. Inoltre, nel contesto di indagare l'impatto degli stimoli emotivi, SMP consente l'identificazione di aree cerebrali la cui attività è suscettibile di modulazione emotiva di entrambi i generali / percettive e la memoria specifici per l'elaborazione. Questo protocollo può essere usato in soggetti sani ^8-15, così come nei pazienti clinica dove ci sono alterazioni i correlati neurali della percezione e pregiudizi emozione nel ricordare eventi emozionali, come ad esempio coloro che soffrono di depressione e disturbo post-traumatico da stress (PTSD ) ^{16, 17.}

Protocol

1. Disegno sperimentale, questioni metodologiche, e stimoli

La SMP sono costituiti da due compiti, un compito di codifica e un compito di recupero, e la registrazione dell'attività cerebrale possono verificarsi durante l'operazione di codifica o sia durante la codifica e le attività di recupero (si veda la Figura 1 per un diagramma che illustra il disegno della SMP).

Figura 1. Schema generale del progetto SMP. Regioni cerebrali la cui attività durante la codifica è maggiore per poi ricordato che per gli elementi successivamente dimenticato (R> F) sono associati con successo la codifica (ES). Allo stesso modo, se questa differenza di memoria (Dm) ³ viene misurato in base a confronto l'attività cerebrale registrata durante il recupero (Visite> Misses) che individua le regioni associate con successo il recupero (RS).

Alcuni importanti aspetti devono essere considerati in studi utilizzando i SMP con stimoli emotivi:

1. E 'importante controllare per le proprietà emotive di stimoli, come la valenza emotiva e l'eccitazione / intensità, in quanto hanno effetti differenti sulla percezione emotiva e quindi sulla memoria emotiva ^{10, 26, 27.} Comunemente utilizzati stimoli emotivi sono immagini dal Sistema Internazionale Affective Picture (IAPS) ²³ e parole dalle norme affettivo per parole inglesi (di nuovo) ^24. Immagini IAPS e NUOVA parole sono controllate da due dimensioni principali affettiva (cioè, valenza - il grado di piacevolezza o di sgradevolezza, e l'eccitazione - l'intensità emotiva) che definiscono le proprietà di uno stimolo emotivo (vedi ^25). Un'altra categoria di stimoli frequentemente utilizzati nella ricerca di emozione sono volti umani con espressioni emotive, come noi quelli della foto di Affect facciale ( http://www.paulekman.com ) e la NimStim ( http://www.macbrain.org/ ) set.
2. Altri fattori di cui le manipolazioni possono anche influire sulle prestazioni della memoria, e quindi contribuire alla versatilità di questo protocollo sono: a. variazione del tipo di attività codifica utilizzata (cioè incidentali ^{11, 13, 19} o intenzionale ^{8, 20),} b. la messa a fuoco rispetto alla codifica il contenuto emotivo degli stimoli (cioè con gli aspetti emotivi ^{8, 11} o non emozionale come il fuoco primario ^{13, 19),} e c. il tipo di attività di recupero utilizzati (cioè recuperare ^{8, 11} o di riconoscimento ^{12, 20).} Inoltre, la durata stimolo influenza anche le prestazioni della memoria ^21, e, quindi, dovrebbe essere considerata come bene, insieme con i fattori di cui sopra.
3. Altre possibili variabili di confondimento, quali la presenza umana e la complessità emotiva e visiva del neutro foto ¹¹ dovrebbe essere controllato per.
4. E 'fondamentale che le prestazioni della memoria per le condizioni di interesse cade in diverse categorie di ragionevole che permettono equa comparazione statistica dei dati di imaging sia comportamentali e il cervello. Per esempio, nel nostro cued-ricordano i compiti, la percentuale di prove ricordato e dimenticato era circa il 50% ^{8, 11.} Tuttavia, poiché in due scelta-compiti di riconoscimento di questo livello di prestazioni sarebbe vicino al caso, più alto livello di prestazioni complessivo è previsto. In questo caso, il confronto leale tra le condizioni ricordati e dimenticati può essere ottenuto selezionando casualmente un numero minore di studi clinici ricordato di equiparare il numero di prove dimenticati. Inoltre, un effetto a migliorare di emozione sulla memoria dovrebbe essere presente anche nei dati comportamentali, riflette in una maggiore proporzione di prove ricordato per emotivo che per gli elementi neutri.
5. E 'anche consigliabile che l'induzione umore essere evitata in quanto questo potrebbe anche influire sulle prestazioni ^22. Questo può essere fatto da pseudo-randomizzazione degli stimoli emotivi per garantire che non più di 2-3 stimoli della stessa valenza sono presentati consecutivamente ^11.

2. Preparazione del soggetto per la scansione

Tutti i soggetti di fornire il consenso informato scritto prima di eseguire il protocollo sperimentale, che è stato approvato da un Consiglio di etica.

Prima di entrare nella stanza di scansione

1. Circa 45 minuti prima della scansione ogni soggetto compie questionari per valutare lo stato emotivo generale e il livello di ansia ^{28, 29.} Queste valutazioni iniziali sono utilizzati in combinazione con post-sessione valutazioni per lo screening per i cambiamenti di umore / ansia a causa della partecipato allo studio.
2. Dopo il completamento dei questionari, il soggetto è informato delle procedure di scansione e dato istruzioni specifiche per il compito comportamentale. Il soggetto compie anche una breve sessione di pratica per acquisire familiarità con il compito.

Entrando nel ScanniCamera ng

3. Il soggetto è istruito a giacere supino sul letto di scansione, con imbottitura supplementare per la testa, ed è dato protezione per le orecchie. Inoltre, la non-adesivo lato di una lunghezza di nastro può essere avvolto intorno alla leggera fronte del soggetto per ridurre al minimo movimento.
4. Prima della scansione, la mano destra del soggetto è posizionato su una casella di risposta e la casella di risposta è testato. Prima di iniziare la raccolta dei dati, si deve anche garantire che il soggetto può vedere la proiezione su schermo in modo chiaro. Un pulsante di arresto di emergenza è situata in prossimità mano libera il soggetto in modo che s / he può indicare ogni urgente necessità di arrestare lo scanner.
5. Nei nostri studi, gli stimoli sono stati presentati utilizzando CIGAL, un in-house programma la presentazione dei dati del software ^30, ma altri software sono inoltre disponibili, tra cui E-prime, SuperLab, Presentazione e Matlab basato Psychtoolbox.
6. Sulla base delle nostre indagini, si raccomanda che la durata delle attività acquisite che comportano la stimolazione emozione non deve essere più lungo di 1 ora, e il tempo di scansione complessivo non deve superare le 2 ore; anche, se possibile questi ultimi dovrebbero essere ridotti in gruppi clinici ^17.

3. Registrazione dei dati ed elaborazione

Parametri di scansione

Nello studio originale di Dolcos e colleghi ^11, i dati MRI sono stati raccolti su un 1.5 Tesla GE scanner. Full-cervello copertura è stata acquisita attraverso 34 contigui gradient-echo immagini echoplanar (EPI) sensibile al livello di ossigeno nel sangue dipendente (BOLD), invece, definito parallelo alla AC-PC aereo sul piano assiale (TR = 3000 ms, TE = 40 ms; FOV = 64 ² immagine matrice; FA = 90 °, spessore fetta = 3.75 mm). I parametri di scansione utilizzati qui sono stati ben si adatta a identificare attivazioni in-mediale del lobo temporale (MTL) strutture, ma gli altri parametri di scansione ottimizzata per una maggiore risoluzione spaziale può essere utilizzato anche ^33-35.

Post-procedure di scansione

1. Il soggetto compie questionari per valutare lo stato d'animo e livelli di ansia e, se non eseguita prima dell'inizio della sessione di scansione, le valutazioni di tratti di personalità (ad esempio nevrosi, eccitabilità emotiva) possono anche essere raccolte.
2. Se l'attività di recupero non viene registrata durante la sessione di scansione, l'attività di recupero può essere eseguita in seguito alla sessione di scansione, o in un secondo momento. Se non è già eseguita nello scanner, un compito valutazione emozionale può essere utilizzato per valutare la risposta emotiva del soggetto agli stimoli. In questo modo, la separazione delle categorie emozionali e neutro può essere fatto in base a giudizi dei partecipanti ', piuttosto che sulla base dei punteggi normativi. Tuttavia, questo compito dovrebbe essere eseguita dopo l'operazione di recupero.
3. Per massimizzare l'effetto delle emozioni sulla memoria, un ritardo minimo di ~ 20 minuti deve verificarsi tra la codifica e il recupero ^18. Tuttavia, il ritardo può essere molto più lungo, da minuti a giorni, settimane e mesi, come l'impatto delle emozioni sulla memoria può essere di lunga durata e di raccoglimento emotivo tende a persistere straordinari rispetto al raccoglimento neutro ^{12, 13.}

La memoria Task

Il focus principale del presente protocollo è sui risultati di uno studio utilizzando un cued test di ricordo della memoria ^11, in cui i partecipanti sono stati forniti con segnali verbali per ogni immagine e hanno dovuto fornire per iscritto le precisazioni circa le immagini che riuscivano a ricordare. Tuttavia, altre attività di recupero può anche essere usato. Di particolare rilevanza è il cosiddetto paradigma RK ^31, un compito di riconoscimento di memoria in cui i partecipanti categorizzare ogni voce recuperate in base al fatto che ricordare dettagli specifici contestuale dalla codifica (Ricordati di risposte) o semplicemente avere la sensazione di familiarità che hanno incontrato gli elementi ( conoscere le risposte). Utilizzato con fMRI e con stimoli emotivi, questo compito non solo permette di dissociazione dei correlati neurali della memoria-vs familiarità basata recupero ³² ma anche l'identificazione di diversi effetti di emozione su questi due tipi di recupero, nonché le relative correlazioni neurali ^12.

Analisi dei dati fMRI

Mappatura statistiche parametrico (SPM: ( http://www.fil.ion.uc.uk/spm/ ) in combinazione con in-house Matlab strumenti basati sono stati utilizzati per l'analisi dei dati di pre-elaborazione di solito comporta:. garanzia della qualità, dell'immagine allineamento, la correzione del movimento, co-registrazione, la normalizzazione, e levigante (8 mm ³ del kernel), ma se le analisi riguardano le regioni anatomicamente definita di interesse (ROI), aumento della specificità spaziale si ottiene se i dati non vengono smussate e normalizzati (v. ^11). individuali e di gruppo a livello di analisi statistiche implicano confronti di codifica / recupero di attività del cervello in base a successive meprestazioni moria. L'effetto di modulazione delle emozioni sulla memoria relative attività può essere visto in zone in cui maggiore ES / Dm o attività di RS emotiva rispetto a stimoli neutri (vedi Figura 2). Inchieste concernenti l'attività MTL consentono l'identificazione delle dissociazioni funzionali, che sono legate al contenuto emozionale di stimoli (memoria emozionale vs neutrale; ^11), il tipo di memoria in fase di studio (voce vs memoria fonte; ^19), o il tipo di recupero compito (ricordo-vs familiarità-basato, ^{12, 36).} Indagine su regioni del cervello al di fuori del MTL in particolare le zone di destinazione nella corteccia prefrontale (PFC), che sono differentemente coinvolti nella memoria emozionale neutro vs ^{10, 20.}

Figura 2. Identificazione della Memoria-correlate attività cerebrale sensibili all'emozione modulazione Oltre a consentire l'identificazione di memoria correlata attività del cervello che è sensibile alle emozioni di modulazione (EmoDm / RS> NeuDm / RS, cioè, che mostrano le emozioni interazioni x memoria)., Questo disegno anche consente l'identificazione di aree cerebrali la cui attività riflette gli effetti emozione sul trattamento generale / percettivo [(Emotion R + Emotion F)> (Neutral R + Neutro F), cioè, che mostrano gli effetti principali di emozioni], così come gli effetti complessivi di memoria [( emozione R + R Neutro)> (Emotion F + Neutro F), cioè, che mostrano gli effetti principali della memoria].

4. Rappresentante dei risultati:

L'impiego del PMU negli studi della memoria emozionale è rivelato efficace nel mettere in luce i correlati neurali della memoria effetto di intensificazione delle emozioni. Sostenere con convinzione l'ipotesi di modulazione ^{37, 38,} studi di codifica memoria hanno trovato prove a sostegno dell'idea che l'emozione aumenta la memoria attraverso le influenze di modulazione dal amigdala, una regione del cervello coinvolta nelle emozioni di elaborazione, su attività in memoria legati regioni cerebrali, come ad come-mediale del lobo temporale (MTL 11, vedi Figura 3) e la corteccia prefrontale (PFC ^10). Inoltre, gli studi di recupero della memoria forniscono ulteriore evidenza che l'ipotesi di modulazione vale anche per il recupero, e che varie regioni MTL differenzialmente coinvolte nel ricordo-vs familiarità basata recupero dei ricordi emozionali ^12.

Figura 3. Prova per l'ipotesi di modulazione. Sostenere l'ipotesi di modulazione, la memoria effetto di intensificazione delle emozioni è stata associata ad un aumento ES / attività Dm (A) e interazioni (B) tra l'amigdala e il sistema di memoria MTL (illustrato in C & D) . I grafici a barre confrontare la variazione del segnale per cento per ES emozionale e neutro / Dm, come estratto dalla fetta di attivazione di picco e media in tutto emisferi. Il scattergrams mostrano la co-variazione tra ES / attività nel Dm l'amigdala e la corteccia entorinale di immagini emozionali e neutrale. ES / Dm = Codifica di successo / Differenza a causa di memoria. Da Dolcos et al. ^11, con il permesso.

Discussion

Questo protocollo sperimentale permette di indagine dei correlati neurali della memoria effetto di intensificazione delle emozioni, con particolare separando le attività relative alla memoria del cervello che è suscettibile di modulazione dall'emozione di attività nelle regioni cerebrali sensibili alle emozioni di modulazione durante la lavorazione generale / percettivo. Questo progetto è stato determinante nel promuovere la nostra comprensione dei meccanismi neurali alla base l'impatto di emozioni sulla memoria, e data la sua versatilità si prevede che SMP rimarrà cruciale nel determinare il modo in vari aspetti, presenti al momento viene sperimentato un evento sarà poi interessare uno di capacità di ricordare e di rivivere un ricordo per l'evento e le emozioni associate. Inoltre, questo protocollo può essere facilmente adattato ad indagare i correlati neurali associate con pregiudizi di elaborazione emotiva e della memoria che si trovano tipicamente in specifiche popolazioni cliniche (es. depressione e pazienti PTSD) ^{16, 17.} Il successo del PMU per indagare l'effetto della memoria emozionale dipende correttamente considerando i vari fattori di cui sopra, tra cui le manipolazioni che possono influenzare le risposte durante la codifica e / o attività di recupero.