脑成像的情感对认知损害的影响调查

Summary

我们提出了一个协议，允许调解的情感对认知的不利影响，使用功能磁共振成像的神经机制的调查。该协议可用于健康和临床的参与者。

Abstract

情绪可以影响施加既提高 （例如，更好地为情绪事件的记忆 ），损害（例如，增加情感分心） ^的影响（1审查）的认知。补充我们最近的^协议 2描述的方法，让情感的记忆增强作用（ ^{见1，3-5）}的神经关联的调查，在这里我们提出了一个协议，允许调查的不利影响神经关联情感对认知。这种方法的主要特点是，它允许之间的互惠调制腹侧神经系统活动的参与，参与更高层次的“冷”“热”情绪加工 （HotEmo系统），和背侧系统的鉴定认知/行政处理（ColdEx系统），这是与认知表现和个人行为的变化^（1审查） 。由于其初始introduction ⁶已经证明，这种设计在澄清关于对认知的情感分心造成的不利影响神经关联的各方面，特别是通用和有影响力的的，与工作记忆（WM）为重点， ^并由此应对7,11 ，既健康^8-11和临床参与者^12-14。

Protocol

一，任务设计，刺激，实验协议

1. 此协议的基本任务是一个延迟响应WM的任务，新任务无关的情绪和中性分心之间的备忘录和探头（见图1图说明原来的任务）的延迟间隔期间。事件相关的fMRI数据记录，而参与者执行此任务。作为感性的控制，具有相同的基本属性（例如，空间频率和亮度），也可以用来炒的实际分心版本。

图1。总图的延迟响应工作记忆任务与牵引 ^（6日 ，经许可）。三面在备忘录，以强烈的参与背的行政系统，和对小说分心用于以增加IMPACWM性能和大脑活动的情感分心吨。情感分心的影响，也可以增加呈现彩色照片（未显示），并通过配对类似的情感和语义内容分心。在这种情况下，小心应重视，也符合基本属性，如亮度和空间^频率 15，情绪和中性图片，以避免可能的混淆。与会者指示保持其对WM任务的重点，而仍在处理中的分心，并按下响应按钮（1 = 2，旧=新）探针快速而准确的答复。对于刺激呈现，我们使用CIGAL（ http://www.nitrc.org/projects/cigal/ ）。备忘录和探头可呈现在彩色或黑白。

2. 这是建议在备忘录的面孔的性别平衡的男性比例（50％）和Females（50％）。类似的平衡的比例也建议为老（50％） 和新（50％）探针。通过改变这些比例和/或不同的其他因素 - 例如，从相同的备忘录和他们的相似性与探针和/或存在/不存在通过操纵面之间的面部特征的相似性，可以是多种多样的WM任务的难度额外的面部特征，在备忘录（见影片）。除了 ​​到面，也可以用于其他刺激如备忘录和探头^9。
3. 建议每30-40试验条件^6，11用于这种设计，虽然其作为一个“慢节奏”设计强大的fMRI信号的稳定，也可以用较少的试验获得（见补充^材料从6 ）。这允许〜1.5-2小时fMRI数据的收集，这是可行的健康和临床的参与者使用的。尽管其轻微的缺点，由于相对较低的试验可以参与“快节奏”的设计相比，这种设计已获得更稳定的审单的fMRI信号，并更好地与个别试验相关的信号分离试验刺激/阶段内的优势和功能，这也是有利连通性分析。
4. 分心类型的变化，也有助于这种设计的多功能性，根据调查和目标人群的目标适应。 ⁶在原设计的情感和中性分心是从国际情感图片^系统 16，但类似的效果可与其他新的刺激是有效的^分心 12，和/或操作，增加的WM任务的敏感性检测行为上的差异（例如，通过评估参与者的信心，他们的反应^）11。
5. 例如，在最近的一项研究在战后已经有或无创伤后应激障碍^（PTSD）12 terans，情感IAPS图片诱导一般负面情绪与战斗有关的图片取代。诱发情绪，更具体的联系，以打击有关的创伤，从而更有效地打击暴露的同伙分心，特别是在创伤后应激障碍组，预计这些照片。此外，刺激，诱导特异性的负面情绪（如焦虑）或情绪积极的刺激也可能是因为分心使用。举例来说，面临着显示可怕的表达式可能会引起社会焦虑，从而有效地调查的瞬态诱发焦虑分心^的影响在WM 11。此外，类似的效果，可以^发现 17个积极的分心。
6. 最后，联同其他措施（例如，行为和个性有关）这个范式也可以用来研究大脑活动和个人之间的关系不同 ences在这个任务^{8，10，11，}影响认知能力的各个方面。

二。准备扫描的主题

所有参加者须提供书面知情同意书之前，运行实验的协议，这应该是一个伦理委员会批准。

在进入扫描室

1. 在一天的扫描，目前参与者的情感状态进行评估，控制的心情与分心西医任务的影响。与扫描后评估，初步评估也可用于情绪的变化，以屏幕作为参与这项研究¹¹的结果。
2. 扫描之前，参与者被告知详细的扫描程序，是行为的工作给予了具体的指示。与会者还完成了一个简短的练习，熟悉任务。

e_step“>进入扫描室

3. 参与者仰卧扫描床，额外的缓冲头，以确保在扫描过程中的舒适性，并尽量减少运动。为了进一步减少头部运动，非粘合面的磁带的长度可围绕这一主题的额头轻轻包裹。科目耳保护以及隔离耳机与沟通在MRI扫描实验者。
4. 主题的右手响应中的定位舒适。开始收集数据之前，关键是确保响应按钮的正常工作，主体可以看到刺激呈现屏幕投影明确。紧急停止按钮也置于附近，使这个问题可能表明任何迫切需要停止扫描仪。

扫描会话

5. 额外的任务，可用于进一步的行为assessmenTS - 例如，以确定参与者的评级灵敏度的分心，分心和/或主观感知的分心分心的情感价/强度。可以使用这些评级，以确保在扫描过程中使用的情绪刺激的主观感知，复制以前在文学的影响，并在收视率的个体差异^，可用于调查调解认知6情感的不利影响的神经机制影响^8。
6. 人格特质（例如，特质焦虑，情绪反应）的评估，也可以进行MRI扫描后，如果不执行^扫描前11。

三。数据记录和分析

扫描参数

⁶在原有的研究，我们使用核磁共振录音4特斯拉的通用电气扫描器收集的MRI资料，但更多RECENT版本的任务，我们还成功地MRI数据收集与1.5 T ^扫描仪11。 4T扫描仪，30个功能片系列（体素大小= 4 × 4 × 4毫米）收购轴向使用逆螺旋脉冲序列（TR = 2000 ms时，TE = 31毫秒;领域的角度= 256 ×256毫米） ，从而使覆盖全脑。同样，在1.5扫描仪，28个功能片系列（体素大小= 4 × 4 × 4毫米），获得轴向使用echoplanar序列（TR = 2000 ms时，TE = 40毫秒;查看= 256 × 256毫米领域）。高分辨率结构图像，还获得了在轴向方向（平面分辨率= 1毫米^2;解剖功能比= 4:1）。

数据分析

我们使用统计参数图（SPM： http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/ ）与内部基于Matlab工具组合。前处理涉及的典型步骤：质量保证，TR一个lignment，修正的议案，共同登记，正常化，和平滑（使用8 × 8 × 8 mm内核）; *基本的质量保证数据的视觉检验，检测的参与者和运动有关的文物，在总变动数据，以及作为确定MR信号的不寻常尖峰卷。根据分心类型（情感与中性分心），个人和组级统计分析涉及的大脑活动进行比较。此外，脑成像数据与主观或客观的措施，注意力不集中（例如，情绪和注意力不集中的收视率和工作^内存性能）6,8,11和/或分数索引的个性措施的相关性（ ^例如 ，特质焦虑） 11也可以进行，调查大脑活动的合作随着这些措施的个体差异。在所有使用此协议，我们的研究分析通常集中在延迟间隔，WHE观察活动n的分心，但活动时间锁定到其他事件（如探测器）也可以进行调查。

四。代表性的成果

图2。相反的模式活动中存在的情感牵引 ^（6日 ，经许可） 在腹与背脑神经系统 。情绪分心生产，如腹外侧前额叶皮层（vlPFC）和杏仁核（未显示），腹侧情感的大脑区域（红色斑点）活性增强，同时产生如背外侧前额叶皮层，背执行的大脑区域（蓝色斑点）活性下降（dlPFC）和外侧顶叶皮层（LPC）。中央图像显示激活的地图至少分心条件与大多数（即情感与炒）之间的直接对比，横向显示的高分辨率的脑图像上叠加查看右半球。在脑图像的底部颜色横条显示激活地图的 t值的梯度。线图显示，在具有代表性的背，腹的大脑区域（颜色编码的箭头表示）的活动时间课程。 x轴以上的灰色矩形框表示备忘录的发作和持续时间，分心，和探针，分别。护卫舰=梭状回。

Discussion

这个实验设计提供了最初的脑成像的证据表明，对正在进行的认知过程，情感分心的不利影响带来HotEmo腹侧神经系统和ColdEx背系统之间的相互调制。这种背腹的分解与西医受损表现在情感^分心 6的存在，一直^在正常^8-11，12-14临床系统复制，并改变其他条件，如^睡眠剥夺¹⁰和18压力。更重要的是，它也证明是特定的情绪，正面和负面^的 17的，但不是^{中性分心8，} 19。由于它的多功能性，本协议及其变种，可用于响应，并在健康和临床群体应对情感分心的神经关联的调查。在后者的队列中，它允许identificATION底层的焦虑症，这是增加情感分心（例如，创伤后应激障碍，社交恐怖症^）12,20观察情绪分心加剧的影响机制。本议定书的成功依靠的可能性，同时探索在情感和认知有关的大脑区域和它们之间的相互作用的活动，以及它的适应性选择情感分心的特殊性，根据调查的目标。