Extinction utbildning under Återpackning Fönster Förhindrar Återvinning av rädsla

Summary

Konditionerat rädsla kan minskas genom en hämmande process som kallas utrotning, men kan dyka upp igen under förhållanden som tidens gång eller exponering för stress. Vår protokoll presenterar ett nytt sätt att förhindra rädsla återhämtning genom att införa utrotning under återpackning fönstret (omlagring fasen av en reaktiveras minne).

Abstract

Rädsla är maladaptiv när den kvarstår långt efter omständigheterna har blivit säker. Därför är det viktigt att utveckla en strategi som envist förhindrar återkomst av rädsla. Pavlovsk rädsla-conditioning paradigm används vanligen för att skapa en kontrollerad, ny skräck förening i laboratoriet. Efter parning en ofarlig stimulans (betingad stimulus, CS) med en obehaglig utfall (obetingat stimulus, USA) kan vi framkalla en rädsla svar (conditioned svar, eller CR) genom att presentera bara stimulans ensam ^1,2. När rädslan förvärvas, kan den minskas med utrotning utbildning, där det konditionerade stimuli upprepade gånger presenteras utan aversiva utfall tills rädslan inte längre uttrycks ^3. Denna hämmande lärande skapar en ny, säker representation CS, som konkurrerar för uttryck med den ursprungliga rädsla minne ^4. Även utrotning är effektiv vid inhibering av rädsla, är det inte permanent. Rädsla kan spontantåterhämta med tiden. Exponering för stress eller återvänder till inom ramen för första inlärning kan också orsaka rädsla att dyka upp igen ^3,4.

Vår protokoll behandlar övergående natur utrotning genom att fokusera på återpackning fönstret för att ändra känslomässiga minne på ett mer varaktigt sätt. Rikliga bevis tyder på att reaktivera en konsoliderad minne återgår den till ett labilt tillstånd, under vilket minnet är återigen mottagliga för störningar ^5-9. Denna gyllene tillfälle tycks öppna strax efter reaktivering och stänga ungefär 6 timmar senare ^5,11,16, även om detta kan variera beroende på styrkan och ålder minnet ^15. Genom att låta ny information att införliva den ursprungliga minnet spår, kan detta minne uppdatera den reconsolidates ^10,11. Studier som omfattar icke-mänskliga djur har framgångsrikt blockerat uttryck av rädsla minne genom att införa farmakologiska manipulationer inom rekonsolidering fönster, men de flesta medel som används är antingen giftiga för människor eller visa tvetydiga effekter när de används i humanstudier ^12-14. Vår protokoll tar dessa utmaningar genom att erbjuda en effektiv, men ändå icke-invasiv, beteende manipulation som är säkert för människor.

Genom att fråga hämtning rädsla minne innan utrotning, utlösa vi i huvudsak återpackning processen, vilket gör ny säkerhetsinformation (dvs. utrotning) skall införlivas när rädslan minnet är fortfarande känslig för störningar. En nyligen genomförd studie använder denna beteendevetenskaplig manipulation hos råttor har framgångsrikt blockerat rädsla minne med hjälp av dessa tidsmässiga parametrar ^11. Ytterligare studier på människa har visat att införandet av ny information efter hämtning av tidigare konsoliderat motor ^16, episodisk ¹⁷ eller deklarativa ¹⁸ minnen leder till störningar med den ursprungliga minne spår ^14. Redogör vi under en ny proprotokoll som används för att blockera rädsla återhämtning hos människor.

Protocol

Översikt

Studien beskriver vi i detta protokoll sker under tre på varandra följande dagar, med en mellan-ämne design av tre experimentella grupper. På dag 1, alla ämnen genomgå rädsla konditionering, där de lär sig att skilja mellan två ledtrådar, en som förutsäger en chock och en annan som inte gör det. På dag 2, alla ämnen genomgå utrotning utbildning, men skiljer sig åt när det gäller vad som händer på förhand: Två grupper får en påminnelse kö för att aktivera rädslan minne innan utrotning utbildning medan en tredje grupp får ingen sådan kö. En grupp får påminnelsen kö 10 minuter innan utrotning, så de genomgår utrotning, medan rädslan minnet reconsolidating. Den andra gruppen får påminnelse cue 6 timmar före utrotning, så de genomgår utrotning efter det här fönstret har förmodligen stängt. Den tredje gruppen får ingen påminnelse kö innan de genomgick utplåning, så de genomgår standard utrotning utbildning. På dag 3, alla ämnen reTurn en annan utrotning session. Deras nivå av rädsla när de först ser det betingade kö på dag 3 anger om rädslan minne kvar. Alla tre dagar utförs i samma experimentella inställning, vilket är en ljud-försvagat, temperatur-kontrollerat rum. De luftkonditionerade stimuli är färgade fyrkanter som presenteras på en datorskärm. Vi inducerar och mäta rädslan med en mild elektrisk stöt och hud konduktans respektive med en Biopac-system modul (se tabell 1). En stationär dator används för att köra AcqKnowledge program som gör det möjligt för inspelning och övervakning av SCR, medan en separat dator används för att köra och presentera experimentella skriptet till motivet. Ämnena genomgår alla tre faser vid ungefär samma tid på dagen.

1. Rädsla Bedömning med Skin Konduktans Response (SCR) - Elektrod Anmälan & inspelning

1. Experimentet rummet bör helst hållas varm (vi satt våra rum någonstans mellaN 70 och 75 grader) för att underlätta tillförlitlig och mätbara SCR. Rengör motivets höger eller vänster fingertoppar med en tops fuktad med destillerat vatten, vi rekommenderar inte slipande cleansors eftersom de kan torka ut huden, störa svett svar. Se till fingertopparna är helt torr innan elektroden ansökan.
2. Applicera hög ledningsförmåga elektrolyt gel båda elektroderna (här använder vi "Signa Gel" av Parker Laboratories Inc., och elektroder kopplade till en MP100 system för datainsamling från Biopac Systems). Låt gelen stiga något över SCR elektroden väl och se till att det inte finns några luftbubblor i gelen, eftersom detta kan interefere med SCR-signalen.
3. Fäst en elektrod till den första och sek handens fingrar mellan det första och sek falangerna, där den elektrodermal signalen är mer uttalad. Se till att elektroden kardborrbanden sitter fast och be motivet att rapportera om de känner någon pulserande i sina fingertoppar. Detta pulserande indicates banden har tillämpats för hårt, vilket kan interefere med SCR-signalen.
4. När huden konduktans elektroder är fästa, börja spela in ett prov hud konduktans för cirka 5 minuter för att testa patientens elektrodermal signal. Här använder vi AcqKnowledge 3,9 programvara (från Biopac Systems Inc.) och spela SCR vågformer på en MAC dator. Vi använder en samplingsfrekvens på 200 Hz, en nivå som är lämplig för en signal så långsamt som SCR, kan dock högre användas. Inspelningsskärmen ska vara åtskild från datorn presenterar experimentella manus och ut ur patientens syn. Se till att ämnet har robusta SCR svar genom att hänvisa dem att ta in och hålla ett djupt andetag, vilket bör leda till en betydande ökning av SCR (se figur 1 för ett exempel på en sådan reaktion).

2. Rädsla Induktion med milda elektriska stötar Stimulering - Elektrod Anmälan & upparbetningsprocedur

1. På handleden motsattplats för hand med SCR elektroderna fästa stimulatorn bar. Här använder vi en bar elektrod (produktkod EL350 från Biopac Systems Inc.), ansluten till en SD9 Square Pulse Stimulator (gjord av gräs Technologies, en Atro-Med, Inc. Product Group) med en sträng av konduktans gel appliceras på varje av elektrodytorna huvuden.
2. Chocken utlösande ska kopplas bort från stimulatorn rutan under upparbetningsförfarandet. Placera stången på den inre handleden, på vardera sidan av palmaris longus senor och säkra med nylon kardborreband för att hålla den på plats under experimentet, men se till att bandet är inte på för hårt.
3. Informera ämne som de kommer att få manuellt levererade chocker. Börja på en låg nivå (vi rekommenderar 20 v), och arbeta upp till en nivå som de fastställer är obehagligt men inte smärtsamt. Vi rekommenderar chock varaktighet som skall fastställas på 200 ms, 50 pulser / sek, en standard nivå som används i en rad tidigare studier rädsla konditionering ^21,24, men andra haranvänds något olika löptider för att inducera samma känsla ^25,26.
4. Manuellt utlösa chocker, med början på 20 volt. Fortsätt utlösande enstaka chocker, gradvis öka intensiteten i 5v steg, tills motivet visar att störningar är obekväma, men inte smärtsamt. Det bör finnas en stor SCR till chocker (se figur 2 för ett exempel på ett svar på chock). Anteckna den slutliga nivån chock och upprätthålla denna spänning nivå under återstoden av experimentet.

3. Dag 1 - Förvärv

1. Rikta föremål att hålla ögonen på skärmen hela tiden, hitta en bekväm ställning som inte kräver rörelse och andas naturligt eftersom plötsliga respiratoriska förändringar kan störa SCR. Båda armarna ska placeras i en avslappnad position med handlederna upp på bordet / skrivbordet framför ämne eller i armarna på en bekväm stol. Säg det ämne som de kommer att se visuella stimuli på skärmenoch få enstaka stötar. Instruera motivet att övervaka förhållandet mellan stimuli de ser och när en stöt emot.
2. Anslut avtryckaren tillbaka in stimulatorn och ändra avtryckaren på AcqKnowledge inställning från OFF till EXTERNAL. När motivet är redo att börja, placera spänningen tillbaka till det inspelade nivå och initiera både AcqKnowledge filen och den experimentella manus. Här använder vi e-prime 2,0 Mjukvaruversion från psykologi Software Tools, Inc.
3. Under förvärvet sessionen en betingad stimulus (här en gul fyrkant) tillsammans avslutas med en aversiv utfall (här en mild chock) på en delmängd (38%) av rättegångar, hänvisar vi till detta som vår CS +. Den andra konditionerade stimulus (här, en blå kvadrat) aldrig ihop med USA, hänvisar vi till detta som vår CS-. Vi använder partiell förstärkning att bromsa inlärning eftersom tidigare arbete har funnit att 100% förstärkning resulterar i snabb släckning när individer inser förhållandet mellanCS + och USA har ändrats ^21. En partiell förstärkning paradigm tillåter oss också att begränsa vår analys till icke-förstärkta Cs + prövningar, vilket utesluter CS + relaterade SCR som är potentiellt förorenade av fysiologiska reaktioner att chocka (se figur 3 för exempel på villkorliga och ovillkorliga SCR till varje CS typ).
4. Konditionerat stimuli (CSS) presenteras i 4 sek. Det är en 10-12 sekunder slumpvariabel mellan trial-intervall (ITI), under vilken personer visa en svart skärm med en vit fixering kors i mitten. Varje session inleds med en skärm som visar experimentet är på väg att starta (* KLAR *) och avslutas med en skärm som anger att de framgångsrikt hade avslutat den delen av experimentet (* du har slutfört detta del av experimentet *). Under förvärv, totalt antal 10 oarmerade försök CS + prövningar och 10 CS-studier presenteras förutom 6 Cs + prövningar som förstärks av chock.
5. Producera två distinkta pseudo-Randomized order för hela experimentet, så att ingen studie-typ (CS +, CS-eller CS + US) upprepar mer än två gånger. Inom varje beställning, motvikt färger CSS. Detta bör leda till 4 order vars uppdrag är randomiserad mellan individer inom varje grupp. Vi rekommenderar även minst en förekomst av konsekutiva förstärkta CS + US försök att hindra personer från att anta de aldrig kommer att få consecutives stötar (se tabell 2 för ett exempel på rättegång ordning).

4. Dag 2 - Reaktivering & Extinction Utbildning

Ämne fördelning:

Slumpmässigt dela alla ämnen som har visat tillräcklig förvärv av rädsla från dag 1 (se uteslutningskriterier nedan) i tre grupper:

Grupp 1 (reaktivering-10 min): får utrotning utbildning 10 minuter efter hämtning i återpackning fönstret

Grupp2 (reaktivering-6 timmar): får utrotning utbildning 6 timmar efter hämtning utanför återpackning fönstret

Grupp 3 (ingen reaktivering): får standard utrotning utbildning utan hämtning

1. Vid ankomsten ska varje ämne sättas upp som per steg 1 till 2,2, med samma chock inställda på dag 1 (ingen upparbetning krävs). Det finns inga nya instruktioner. Säg motivet att sitta bekvämt och uppmärksamma de presenterade stimuli, precis som föregående dag.
2. Ämnen i reaktivering grupperna (både 10 min och 6 h) genomgå ett, oarmerad presentation av CS + (ingen chock) följt av en 10-min paus. Ämnen i no-reaktivering grupp genomgår set-up procedur, men sedan gå direkt till paus utan reaktivering sessionen. Under pausen stoppa AcqKnowledge inspelningen av SCR, vrid stimulatorn spänningen till noll och direkta frågor uppmärksamhet på en separat skärm som har enförvalda TV (t.ex. här, använde vi en slumpmässigt vald ~ 10 min del av en "Simpsons" episod). Ämnen kommer titta på det i 10 min medan alla elektroder sitter kvar.
3. Efter pausen fortsätter reaktivering-10 min grupp med utrotning utbildning. Ämnen i reaktivering-6 HR Group mot utrotning utbildning 6 timmar senare. För icke-reaktivering ämnen halv omedelbart genomgå utrotning utbildning och halv retur 6 timmar senare för utbildning. Denna grupp kontrollerar för påminnelsen kö, samt olika förfaller Time Between reaktivering och utrotning utbildning i varje påminnelse grupp. Dessutom, eftersom ämnen i reaktivering-6 HR Group kan genomgå utrotas antingen på eftermiddagen eller kvällen (för att tillåta gott om tid att förflyta efter reaktivering) är det viktigt att köra individer i reaktivering-10 min och ingen reaktivering grupp på morgonen , eftermiddag och kväll, för att möjliggöra en jämn fördelning av ämnen vid varje tidpunkt på dagen.
4. Durning utrotning, totalt antal 10 oarmerad CS + prövningar och 11 CS-studier presenteras varje reaktivering grupp. Eftersom CS-inte presenteras under reaktivering session bör en extra presentation läggas till utrotning session så alla CSS presenteras lika många gånger under dag 2. No-reaktivering grupp bör få 11 oarmerad presentation av varje CS.
5. Skall upphöra sessionen återupptas AcqKnowledge inspelningsfil och återgå stimulatorn spänning till inställd nivå. Instruera förutsättning att sköta den experimentella skärmen där en utdöende skript väntar på * KLAR * skärm. En påminnelse om den föregående dagens riktningar är ofta användbart. Återuppta med förlorat utbildning manus, där motivet får upprepade presentationer av både css utan chock (se tabell 2).

5. Dag 3 - Spontan Fear Recovery analys

1. Om motivet visar tillräcklig utrotning lärande (seUteslutningskriterier nedan) bör återgå till labbet 24 timmar efter utrotning session. Vid ankomsten bör de inrättas enligt steg 1 och 2,2, spänning är satt till samma nivå som förvärvet sessionen. Påminn ämnen av riktningarna från de föregående dagarna.
2. Varje ämne skulle genomgå en ny utrotning session, där de återigen får 10 oarmerade presentationer av både CSS (se tabell 2) för att bedöma i vilken utsträckning rädsloreaktioner återhämta beror på tidens gång. Första försöket på Dag 3 bör vara en extra CS-(se tabell 3) och ignoreras på grund av den orienterande svaret i början av sessionen. (Samma sak kan göras i början av dag 2, men eftersom endast data från sent förvärvet används för att bedöma utrotning lärande (se uteslutningskriterier nedan) och i sista hand är denna rekommendation inte kritisk för dag 2.) Nästa försök på dag 3 bör uppvägas mellan CS + och CS-. Spontaneous återhämtning mäts genom att subtrahera SCR under den första CS + rättegången under nytt utrotning från sista CS + rättegång under utrotning.
3. I slutet av sessionen motivet informerades och betalade $ 40 innan de reser.

6. Förbehandling och Poängräkning SCR Data

1. Analysera data offline med AcqKnowledge programvara. Här ställer vi tre parametrar som skall mätas från våra data diagram: t (tid), Delta-T (latens) och PP (topp-topp). Dessa mätningar registrera den tid-punkten, latens och toppamplitud av den valda SCR. Börja en ny tidskrift diagram för att spela in dina mått. Pass vågformer genom en lågpassfilter för att minska högfrekventa data genom att välja Transformera → Digitala filter → FIR → Lågpass (vi använder standardinställningarna som i Acknowledge s programvara Guide: avskuren frekvens = 25, 32 koefficienter, filter hela våg). Jämna data i syfte att minska bullret från urvalTing Transform → utjämning → transform hela våg (vi använder standardinställningarna tillhandahålls i Kvittera s programvara Guide: medelvärdet utjämning, utjämning faktor = 3 prover, filter hela våg, men med högre samplingsfrekvenser eller ökat buller kan utjämning faktorn vara ökat).
2. Välj ett svar hud konduktans under varje försök genom att ta basen till toppen skillnad för den största vågformen (i mikrosiemens, ps) som börjar inom 0,5 till 4,5 sek fönster efter stimulans debut. Uppkomsten av SCR måste inledas inom detta fönster för att kvalificera sig som en stimulus-specifikt svar, men kan ta längre tid till topp. SCR kan registreras tills de når maximal amplitud dock svar som topp efter 5 sekunder inte anses stimulans-specifika och bör ignoreras. Det är just därför förstärkta försök inte bör registreras: en SCR som fortfarande håller på att kulminera i slutet av rättegången kan fläckas av chocken och producera efterföljande ökningar i SCR som är Not relaterade till CS själv.
3. Ett svar topp kriterium 0,02 ps bör utnyttjas, svar under detta kriterium betraktas normalt som buller och kodas som noll. Efter poäng, bör alla oarmerade prövningar för varje ämne delas av den respektive persons genomsnittliga amerikanska svar. Detta beräknas genom att ta medelvärdet SCR för alla chock försök över förvärvet sessionen och står för individuella skillnader i motivets chock reaktivitet. Slutligen bör alla försök att vara kvadratroten omvandlas för att minska skevheten.

Timing

Dag 1

Förberedelser: 5-7 min

Förvärv Script: ≈ 9 min

Totalt: 15 min

Dag 2

Förberedelser: 5-7 min

Reaktivering Script: ≈ 30 sek

Break: 10 min

Totalt: 20 min

Dag 3

Förberedelser: 5-7 min

Re-Extinction Manus: ≈ 6,5 min

Totalt: 15 min

7. Representativa för varje grupp

Vid slutet av dagen 1 (förvärv), bör patienter visar differentiell SCR till CSS, det vill säga högre svara på CS + som jämför med CS-(se figur 4, förvärv, till exempel från enskilda individer). Vid slutet av dag 2 (reaktivering / utrotning), bör detta differentiella svaret minskar, så att det inte längre finns en skillnad mellan CS + och CS-(se figur 4, utdöende, för ett exempel från enskilda individer). Vid granskningen av spontan återhämtning på dag 3, skulle vi förvänta oss att se en brist på rädsla återhämtning i reaktivering-10 min gruppeftersom denna grupp fick utrotning utbildning inom återpackning fönstret, så att den ursprungliga minne spår att reconsolidate med denna nya säkerhetsinformation, och förhindra återhämtning av rädsla svar (se figur 4, övre panel, för ett exempel från en individ). Vi förväntar oss att se betydande återhämtning av rädsla, men för CS + (ej CS-) i reaktivering-6 HR gruppen som fick utrotning utbildning utanför återpackning fönstret (se Figur 4, mellersta panel, till exempel från en enskild ämne) samt ingen reaktivering grupp som fick standardbehandling utrotning utbildning (se figur 4, bottenpanelen, för ett exempel från en individ).

Figur 1. Exempel på SCR vid elektrod inrättas. Svart, vertikala pilarna indikerar den punkt vid vilken försöksperson instruerades att taett djupt andetag som resulterade i en markant ökning av SCR. Klicka här för att se större bild .

Figur 2. Exempel på SCR under chock upparbetningsprocedur. Svarta vertikala pilarna indikerar punkt där chock administrerades. Grå pilar indikerar toppen av huden konduktans ökade svar på chocken. Klicka här för att se större bild .

Figur 3 Exempel på betingad respons (CR) till uppkomsten av CS + följt av en större obetingat svar (UR) till leverans av chock (US),. Efterföljande rättegången är att en CS-. Grå pilar indikerar CS tillslag och hävning, svarta pilar indiskaåt leverans av USA. Klicka här för att se större bild .

Figur 4 Exempel på förvärv, utrotning och spontan återhämtning i en individ från varje experimentell tillstånd (övre panel: reaktivering-10 min, mitten panel: reaktivering-6 h; Bottenplatta: ingen reaktivering)..

Tabell 1. Tabell över berörda produkter och utrustning.

Tabell 2. Återpackning protokoll och tidslinje.

Tabell 3. Ett exempel på försök för att varje fas avexperimentet. Not ett extra CS-läggas till Dag 2,2 (extinktion) i båda påminnelse grupper för att ta hänsyn till reaktivering av CS +. Den första CS-rättegången dag 3 (betecknas med grå bakgrund) ignoreras på grund av den orienterande svar i början av sessionen.

Experimentell Ställ in

Installationsprogrammet innehåller en dator som kör E-prime, en Mac som kör erkänna ett MP100 Biopac system och en chock låda. In-line programmeras in i E-prime skript att kommunicera med Acknowledge programvara och chock rutan. Detta möjliggör e-prime att skicka signaler att erkänna anger händelse ansats, och signaler till chock rutan för att utlösa chock administration. Utgången från E-prime skickas via en skrivarport till Biopac systemet, som i sin tur skickar den händelse signalen till Mac inspelningen fysiologi med Kvittera via en USB-anslutning medföljer Biopac systemet samt chock rutan (se Tabell 1 för proddukten information).

Uteslutningskriterier

Ämnen bör uteslutas innan du slutför alla experimentella sessioner eller analys av data om de visar något av följande:

• Underlåtenhet att visa detekterbar eller tillförlitlig SCR - vid tillämpningen och testa svar hud konduktans kan individer uppvisa platt SCR. Om detta inträffar är det rekommenderat att vänta ytterligare fem minuter eftersom svaren inte omedelbart kan uppstå, eller kontrollera bubblor med i ledningsförmågan gelen (i detta fall elektroder bör tas bort, rengöras och fyllas på). Ämnen som har platt SCR svar även efter dessa felsökning strategier bör befrias från experimentet.
• Underlåtenhet att demonstrera förvärv av fruktan responsen (på dag 1): differentiell SCR till CS + och CS-i slutet av förvärvet sessionen (medelvärde för andra halvan av förvärvet försök) som är i fel riktning (dvs CS-> CS +) eller som är för liten för att CONCLUde inlärning har inträffat (dvs., skillnaden är mindre än 0,1 ps).
• Underlåtenhet att demonstrera utrotning av rädslan responsen (dag 2): differentiell SCR till CS + och CS-i slutet av sessionen extinktionen (på sista försöket) som är större än 0,1 ps.

Discussion

Protokollet vi presenteras här kan skapa en enkel betingad rädsla svar på en neutral stimulus paras ihop med en obehaglig resultat. En dag senare vi återaktiveras rädslan minne för att utlösa sin återpackning. Under detta skede vi inducerade störningar i form av utrotning utbildning. För att verifiera att utrotning påverkar återpackning vi använt två kontrollgrupper. En grupp genomgick utplåning utan påminnelse rättegång utlöser återpackning, och en annan grupp upplevde påminnelsen rättegången men sedan genomgick utrotning utanför återpackning fönstret. Vi mätte sedan under nästa dag, om minnet spontant tillfrisknande eller om rädslan svar på konditionerade stimuli inte återhämta sig.

Pavlovsk betingning är en klassisk paradigm som har använts i stor utsträckning under de senaste decennierna på många arter. Djurförsök har beskrivit de neurala mekanismer som ligger bakom bildandet av rädslan intresseföretagenstion och dess utplåning i detalj ^19,20. Studier på människa har framgångsrikt anpassat detta protokoll för att belysa de neurala korrelat i den mänskliga hjärnan ^21-24. Den nuvarande protokollet är en subtil variant av denna väletablerade paradigm och därför idealisk för att avslöja, karaktärisera och manipulera återpackning hos människor.