Сканирование мозга Исследование умаление Влияние эмоций на когнитивные

Summary

Мы представляем протокол, который позволяет исследовать нервные механизмы посредническую негативное воздействие эмоций на когнитивные функции, с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии. Этот протокол может быть использован с как здоровых, так и клинические участников.

Abstract

Эмоции могут повлиять на познание, оказывая как повышение (например, лучшей памятью для эмоциональных событий) и ущерба (например, повышенная эмоциональная отвлекаемость) эффекты (см. обзор ^1). В дополнение к нашей недавней протокола ^{2 с} описанием метода, который позволяет исследовать нейронные корреляты памяти, повышение влияния эмоций (см. также ^{1, 3-5),} здесь мы приводим протокол, который позволяет исследовать нейронные корреляты пагубного воздействия эмоций на когнитивные функции. Главной особенностью этого метода является то, что она позволяет идентифицировать взаимной модуляции между деятельность в вентральной нервной системы, участвует в «горячих» эмоции обработки (HotEmo системы), а спинной системы, участвующие в "холодном" более высокого уровня когнитивных / исполнительных обработки (ColdEx системы), которые связаны с когнитивной функции и индивидуальными вариациями в поведении (см. обзор ^1). После первоначального introduction ^6, эта конструкция оказалась особенно универсальные и влиятельных в выяснение различных аспектов, связанных нейронных коррелятов пагубным воздействием эмоционального отвлечения на когнитивные функции, с упором на оперативную память (WM), а также справиться с таким отвлечением ^7,11 , как у здоровых ^8-11 и клинических участников ^12-14.

Protocol

И. задания на проектирование, Стимулы, а экспериментальный протокол

1. Основная задача этого протокола является замедленного ответа WM задачу, где роман задача-не имеет значения эмоциональных и нейтральных дистракторы представлены во время интервал задержки между меморандумов и зондов (см. Рисунок 1 Диаграмма, иллюстрирующая исходной задачи). Связанные с событиями МРТ данные записываются в то время как участники выполнить эту задачу. Яичница версии фактические дистракторы также может быть использован в качестве перцептивного контроля, которые имеют одинаковые основные свойства (например, пространственной частоты и яркости).

Рисунок 1. Генеральная схема замедленного ответа рабочей памяти задач с Отвлечение (от ^6, с разрешения). Три лица используются в меморандумов для того, чтобы решительно заниматься спинной-исполнительной системы, и пары роман дистракторы используются в целях увеличения IMPACт эмоционального отвлечения на WM производительности и активности мозга. Влияние эмоционального дистракторы также может быть увеличен путем представления фотографий в цвете (не показано), а к спариванию дистракторы с подобными эмоциональными и смыслового содержания. В этом контексте особое внимание следует уделить также соответствовать эмоциональному и нейтральные фотографии в основных свойств, таких как яркость и пространственной частоте ^15, чтобы избежать введения возможных путает. Участникам рекомендовано поддерживать свое внимание на задаче WM в то же время обработка дистракторы, и принимать быстрые и точные ответы на запросы, нажав кнопку ответа (1 = Старый, 2 = New). Для стимула презентации, мы использовали CIGAL ( http://www.nitrc.org/projects/cigal/ ). Меморандумов и зонды могут быть представлены в цвете или черно-белый.

2. Он сообщил, что пол лица в меморандумов имеет сбалансированные пропорции мужчин (50%) и еemales (50%). Подобные сбалансированном соотношении Также рекомендуется для старого (50%) и Новая (50%) зондов. Трудность задачи WM можно варьировать путем изменения этих пропорций и / или путем изменения других факторов - например, сходство черт лица между лицами из того же меморандума и их сходства с зондами, и / или путем манипуляций наличие / отсутствие экстра-черт лица в меморандумов (см. также фильм). В дополнение к грани, другие стимулы также могут быть использованы как меморандумы и зонды ^9.
3. Рекомендуется 30-40 испытаний в состояние ^{6, 11} быть использованы с этим проектом, хотя с учетом ее стабильности, как "медленный" дизайн мощного импульса в МРТ также может быть получена с меньшим количеством испытаний (см. дополнительные материалы из ^6). Это позволяет сбор данных МРТ в ~ 1.5-2 часов., Которые возможно использовать как в здоровых и клинических участников. Несмотря на свой небольшой недостаток из-за относительно низкой число испытанийкоторые могут быть вовлечены в сравнении с "стремительно" проектирует, эта конструкция имеет преимущества получения более стабильной одном следственном сигнал МРТ и лучшего разделения сигнала, связанных с отдельными испытаниями и в рамках судебного разбирательства стимулы / фазы, которые также выгодны для функционального подключение анализов.
4. Изменение типа дистракторы также способствует универсальность такой конструкции, по ее адаптации в соответствии с целями исследований и целевых групп населения. Эмоциональные и нейтральных дистракторы в оригинальном дизайне ⁶ были отобраны из Международного Аффективные Система Файл ^16, но подобные эффекты могут быть получены с другими стимулами романа, которые являются эффективными, как дистракторы ^12, и / или манипуляций, которые повышают чувствительность задача WM в выявления поведенческих различий (например, путем оценки и уверенность участников в своих ответах) ^11.
5. Например, в недавнем исследовании, в послевоенной веterans с или без посттравматического стрессового расстройства (ПТСР) ^12, эмоциональные фотографии IAPS вызывающих общую отрицательные эмоции были заменены на боевой тематики. Эти картины должны были вызывать эмоции, которые более конкретно связаны с связи с боевыми травмами, и, следовательно, быть более эффективными дистракторы в бою, подвергшихся воздействию когорт, в частности, в группе ПТСР. Кроме того, стимулы, которые вызывают конкретные негативные эмоции (например, тревога) или эмоционально положительные стимулы могут также использоваться в качестве дистракторы. Например, лица отображения страшные выражения может вызвать социальное беспокойство, и, следовательно, эффективность в исследовании воздействия переходных вызывающие беспокойство отвлечение на WM ^11. Кроме того, аналогичные эффекты могут быть найдены с положительными дистракторы ^17.
6. Наконец, в сочетании с другими мерами (например, поведенческий и личностно-связанных) этой парадигмы также может быть использован для исследования связи между активностью мозга и индивидуальных отличаются Различия в различных аспектах, влияющих на когнитивные функции в решении этой задачи ^{8, 10, 11.}

II. Подготовка Тема для сканирования

Все участники должны предоставить письменное информированное согласие перед запуском экспериментального протокола, который должен быть одобрен советом по этике.

До Ввод Сканирование номеров

1. В тот день, сканирования, текущий аффективное состояние участника оценивается, для контроля за влияние настроения на задачу WM с отвлечением. В сочетании с после сканирования оценкам, эти первоначальные оценки могут быть также использованы для выявления изменений в настроении, в результате участия в исследовании ^11.
2. До сканирования, участник подробно проинформирован о процедурах проверки, и даны конкретные инструкции по поведенческой задачи. Участник также завершает короткую сессию практике ознакомиться с поставленной задачей.

e_step "> Ввод Сканирование номеров

3. Участник лежит на спине на сканирование кровати, дополнительную амортизацию для головы, для обеспечения комфорта во время сканирования и свести к минимуму движение. Чтобы еще больше минимизировать движения головы, без клея стороне длина ленты может быть обернут вокруг лба слегка субъекта. Субъекты даны средства защиты слуха, а также изоляции наушников общаться с экспериментатором во время МРТ.
4. Правая рука испытуемого располагается комфортно на поле ответа. Перед началом сбора данных, очень важно, чтобы убедиться, что ответ кнопки работают правильно и, что субъект может видеть проекционный экран четко стимулом для презентации. Кнопка аварийной остановки также размещены рядом, так, что субъект может указывать на какой-либо острая необходимость остановить сканер.

После сканирования сессии

5. Дополнительные задачи могут быть использованы для дальнейших поведенческих assessmenTS - например, для определения чувствительности участников к дистракторы, по рейтингу эмоциональной валентности / интенсивность дистракторы и / или субъективно воспринимается отвлекаемость из дистракторы. Эти оценки могут быть использованы для обеспечения того, чтобы субъективное восприятие эмоциональных стимулов использовались во время сканирования повторяет предыдущий эффекты показано в литературе, и индивидуальные различия в рейтингах могут быть использованы для исследования их влияния на нервные механизмы посредническую пагубное влияние эмоций на когнитивные ^{6 , 8.}
6. Оценка личностных качеств (например, тревожности, эмоциональной реактивности) также может быть принято после МРТ, если не выполнены до сканирования ^11.

III. Запись данных и анализа

Параметры сканирования

В первоначальном исследовании ^6, мы собирали данные с помощью МРТ 4 Тесла General Electric сканер МРТ записи, но для более RECЛОР версий задача, которую мы также смогли сбора данных с МРТ 1,5 Т сканеров ^11. В 4Т сканер, серия из 30 функциональных ломтиками (воксела размер = 4 х 4 х 4 мм) были приобретены аксиально использованием обратной спирали последовательности импульсов (TR = 2000 мс, TE = 31 мс; поле зрения = 256 х 256mm) , что позволяет обеспечить полный охват мозга. Кроме того, в 1,5 сканер, серия из 28 функциональных ломтиками (воксела размер = 4 х 4 х 4 мм), были приобретены аксиально использованием echoplanar последовательности (TR = 2000 мс, TE = 40 мс; поле зрения = 256 х 256 мм ). Высокое разрешение изображения структурных были также приобретены в осевой ориентации (в плоскости разрешение = 1 мм ^2; анатомо-функциональное соотношение = 4:1).

Анализ данных

Мы используем статистический Параметрический картирования (SPM: http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/ ) в сочетании с собственными Matlab-инструментарий. Предварительная обработка включает в себя типичные действия: обеспечение качества *, TRВыравнивание, коррекции движения, ко-регистрация, нормализации, и сглаживания (с помощью 8 х 8 х 8 мм ядра) *; основные гарантии качества участвуют визуальный осмотр данных, для выявления валового движения участников и движение связанных артефактов в данных, а также определение объемов с необычными всплески сигнала MR. Индивидуальные и групповые уровне статистический анализ, нужно будет сравнить активность мозга в зависимости от отвлекающих раздражителей типа (по сравнению с нейтральной эмоциональной отвлечение). Кроме того, корреляции изображений мозга данные с субъективным или объективным показателям отвлекаемость (например, эмоциональное и отвлекаемость рейтинги и рабочей памяти производительности) ^6,8,11 и / или оценки мер индексации личности (например, тревожности) ¹¹ также может быть выполнена, исследовать, как активность мозга совместно варьируется в зависимости от индивидуальных различий в этих мер. Анализы во всех наших исследованиях с использованием этого протокола, как правило, сосредоточены на деятельности наблюдается в интервал задержки, Wheн дистракторы представлены, но время активности синхронизации с другими событиями (например, зонды) также могут быть исследованы.

IV. Представитель Результаты

Рисунок 2. Противоположная схема деятельности в брюшной против Спинной мозг системы при наличии эмоционального Отвлечение (от ^6, с разрешения). Эмоциональная дистракторы производится повышенную активность в вентральной области мозга аффективной (красные капли), такие как вентролатеральной префронтальной коры (vlPFC) и миндалины (не показано), при производстве снижением активности в спинном исполнительной областях мозга (синие капли), такие как дорсолатеральной префронтальной коры (DLPFC) и боковой теменной коры (LPC). Центральный образ показывает, активация карты прямой контраст между самым против мере отвлекает условиях (например, эмоциональная против платные), наложенный на высокой разрешающей способностью мозга изображения отображаются в боковойзрения правого полушария. Цвет горизонтальных полос в нижней части мозга изображения показывают градиент т значения активации карты. Линейные графики показывают время процессе деятельности в представительных спинной и брюшной области мозга (указано цветные стрелки). Серые прямоугольные коробки выше х осей указывают на начало и продолжительность меморандумы, дистракторы, и зондов, соответственно. FFG = веретенообразной извилины.

Discussion

Этот экспериментальный проект при условии, начальные данные изображения мозга, что отрицательное влияние эмоционального отвлечения от текущих когнитивных процессов влечет за собой взаимное модуляции между HotEmo вентральной нервной системы и системы ColdEx спинной. Это дорзо-вентральной диссоциации было связано с нарушением исполнения WM при наличии эмоционального отвлечения ^6, систематически воспроизведены в нормальном ^{8-11, 12-14} клинических и других изменившихся условиях, таких, как лишение сна и стрессом ^{10 18.} Важно отметить, что это было также показано, что характерные для эмоционального, и положительные и отрицательные ^17, но не к нейтральному отвлечение ^{8, 19.} Учитывая его универсальность, этот протокол и его варианты могут быть использованы в исследовании нейронных коррелятов отвечать на запросы и справиться с эмоциональными отвлечение как у здоровых и клинических групп. В последней группе, он позволяет identification из механизмов, лежащих усугубляется воздействием эмоционального отвлечения наблюдается в тревожных расстройств, которые связаны с повышенной эмоциональной отвлекаемость (например, посттравматического стрессового расстройства, социальной фобии) ^12,20. Успех этот протокол опирается на возможность одновременно исследовать активность в эмоций и познания связанных областей мозга и их взаимодействия, а также о возможности его адаптации к специфике выбора эмоционального отвлечения в соответствии с целями исследования.