Waiting
Login processing...

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

Behavior

Forstyrre Efterpakning of Fear Memory hos mennesker ved en noradrenerge β-blokker

Published: December 18, 2014 doi: 10.3791/52151
Automatic Translation
1, 1, 1
1Department of Clinical Psychology, University of Amsterdam

Abstract

Det grundlæggende design, der anvendes i vores menneskelige frygt-conditioning undersøgelser forstyrre pakning omfatter test over forskellige faser på tværs af tre på hinanden følgende dage. På dag 1 - frygten erhvervelse fase, raske deltagere udsat for en række af billede præsentationer. Et billede stimulus (CS1 +) gentagne gange parret med et afskrækningsmiddel elektrisk stimulus (US), hvilket resulterer i erhvervelse af en frygt forening, mens et andet billede stimulus (CS2-) aldrig er efterfulgt af en amerikansk. På dag 2 - hukommelsen reaktivering fase, deltagerne igen udsat for den konditionerede stimulus uden USA (CS1-), som typisk udløser en betinget frygt respons. Når hukommelsen reaktivering vi administrere en oral dosis på 40 mg propranolol HCI, en β-adrenerg receptorantagonist, der indirekte er rettet mod proteinsyntese kræves til pakning ved at hæmme noradrenalin-stimulerede CREB phosphorylering. På dag 3 - testfasen, participants igen udsat for de forstærkede konditionerede stimuli (CS1- og CS2-) for at måle angsten-reducerende virkning af manipulation. Denne tilbageholdelse test efterfølges af en udslettelse procedure og præsentationen af ​​situationsbestemte udløsere til at teste for tilbagelevering af frygt. Potensering i øjet blink startle refleks måles som et indeks for konditioneret frygt reagere. Deklarativ kendskab til frygt foreningen måles via online amerikanske forventede ratings under hver CS præsentation. I modsætning til udslettelse læring, forstyrre efterpakning målretter den oprindelige frygt hukommelse derved forhindre tilbagevenden af ​​frygt. Selv om den kliniske applikationer er stadig i deres vorden, forstyrre pakning af frygt hukommelse synes at være en lovende ny teknik med udsigten til vedvarende dæmpe udtryk for frygt hukommelse i patienter, der lider af angst og andre psykiatriske lidelser.

Introduction

Vores hjerner er programmeret til at lære. Mennesker er godt udstyret med evnen til at lære de potentielle farer i livet og måske endnu mere vigtigt at lære de prædiktorer for fare. Pavlovsk afskrækningsmiddel condition er et fremragende værktøj til at studere associative frygt læring ikke kun hos mennesker, men også på tværs af en bred vifte af organismer 1,2. Denne procedure indebærer at præsentere en uskadelig biologisk neutral betinget stimulus (CS, fx en tone eller billede) med et farligt eller skadeligt ubetinget stimulus (US), typisk en mild elektrisk stød. Hvis CS bliver en pålidelig indikator for USA, vil CS fremkalde arter-typiske betingede adfærdsmæssige reaktioner (f.eks, frysning i rotter og forstærket startle refleks hos mennesker), der begrebsliggøres som udtryk for frygt (se 3 til kritiske kommentarer til dette terminologi). Ikke alene aversiv konditionering forskning føje til en bedre forståelse af det molekylære og cellulæreprocesser associativ frygt indlæring og hukommelse 4, men det giver også et grundlag for at forstå ætiologien og forløbet af angstlidelser 5. Selv om det bærer nævne, at angst ikke nødvendigvis skyldes direkte conditioning oplevelser som traumatiske begivenheder. De kan også følge af indirekte eller stedfortrædende frygt læringserfaringer 6. Men uanset læring historie, associativ frygt hukommelse er kernen af ​​angstlidelser. Den Pavlovian conditioning paradigme har ikke kun bevist sin anvendelighed i forståelsen af oprindelsen af angst, er det også en glimrende translationel model til at udvikle og fremme behandling for angst 5.

I laboratoriet de to mest omfattende undersøgt procedurer til afkortning lært frygt er (1) udryddelse, og (2) forstyrrelser i efterpakning. Selvom udslettelse uddannelse - dvs gentagne uarmeret re-eksponering forCS 7,8 - er et effektivt angstdæmpende strategi, dyrs og menneskers frygt conditioning undersøgelser viser pålideligt at den betingede frygt reaktion nemt kan vende tilbage ved at re-eksponering for unsignaled USS (dvs. genindsættelse), en kontekst ændring (dvs. fornyelse), eller tiden (dvs. spontan helbredelse) 7,9,10. En konsensus har bygget at uddø læring sletter ikke den oprindelige frygt hukommelse, men i stedet afspejler dannelsen af ​​en ny hæmmende hukommelse. Som følge heraf kan frygten hukommelse dukke op igen resulterer i en tilbagevenden af ​​frygt, selv efter oprindeligt vellykket frygt udryddelse. De forskellige kilder til tilbagefald er stadig en stor udfordring for klinisk praksis.

En alternativ fremgangsmåde til at mindske betinget frygt reagerer er det for nylig (gen) opdaget procedure forstyrre hukommelse pakning af farmakologiske midler. Denne procedure er meget lovende, da det ikke kun formindsker conditioned frygt reagerer men det endnu synes at slette associativ frygt hukommelse, som med tiden vil kunne løse problemet med tilbagefald.

Memory genpakning refererer til en tofaset proces, der tidligere konsoliderede memories overføres til en forbigående destabiliseret tilstand ved hentning og kræver en tidsafhængig restabilization at vare 14-18. Gene transkription, protein og RNA-syntese er nødvendige for denne restabilization og tilbyde et vindue af muligheder for amnestiske agenter til at påvirke frygten hukommelse. Amnesia for lært frygt er blevet påvist i dyr ved lægemidler (f.eks anisomycin) rettet mod krævede proteinsyntese 14,19,20 eller frigivelse af neurotransmittere 21,22. Proteinsyntese kan også blive forstyrret af noradrenerge beta-blokker propranolol, som formodes at inhibere noradrenalin-stimulerede CREB phosphorylering 23-25. Frygten reducerende virkninger af propranolol er blevet påvist idyr og mennesker 26-32. I en række diskriminerende frygt-conditioning studier konsekvent påvist vi, at propranolol (40 mg) indgivet før eller efter hukommelsen reaktivering effektivt reducerede konditionerede startle frygt reaktion og forhindrede tilbagelevering af frygt hos raske deltagere.

Bevis for Princip

Det grundlæggende design, der anvendes i vores menneskelige frygt-conditioning undersøgelser forstyrre pakning omfatter test over forskellige faser på tværs af tre på hinanden følgende dage adskilt af mindst 24 timer for at (1) støtte (gen) konsolidering af minderne og (2) gøre det muligt for lægemidlet at vaske ud før testning. På dag 1 - frygten erhvervelse fase, raske deltagere udsat for en række af billede præsentationer. Et billede stimulus (CS1 +) gentagne gange parret med et afskrækningsmiddel elektrisk stimulus (US), hvilket resulterer i erhvervelse af en frygt forening, mens et andet billede stimulus (CS2-) er aldrig efterfulgt af en amerikansk. På dag 2 - hukommelsen reaktivering fase, re-eksponering for uarmeret betinget stimulus (CS1-) typisk udløser en betinget frygt reaktion. I denne fase, vi systemisk administrere 40 mg propranolol HCI, en β-adrenerg receptorantagonist, der indirekte er rettet mod proteinsyntese kræves til pakning 25. I betragtning af den maksimale plasmakoncentration af propranolol 33, vi administreret en oral dosis af propranolol 90 min før reaktivering af frygt hukommelse i vores første forsøg. Men for en mere optimal test af efterpakning, den amnestisk Præparatet skal administreres efter hukommelsen reaktivering. Derfor, i vores sidste forsøg vi altid administreret propranolol efter hukommelse reaktivering med meget lignende resultater. På dag 3 - testfasen, er tilbageholdelsen af frygten hukommelse testet 24 timer efter interventionen (dvs. første test forsøg dag 3), efterfulgt afen udslettelse procedure og situationsbestemt udløsere til at teste for tilbagelevering af frygt (dvs. genindsættelse, fornyelse, spontan helbredelse, hurtig generhvervelse). For at afgøre, om effekten af propranolol kræver aktiv søgning af frygt hukommelse, bør lægemidlet gives til en anden frygt aircondition gruppe uden reaktivering af hukommelsen (dvs. propranolol ingen reaktivering tilstand) 27,28. Vi brugte potensering af startle refleks som et mål for konditioneret frygt reagere og online amerikanske forventede ratings som et indeks for uforudsete læring. Den potensering af startle refleks er tænkt som en specifik og pålidelig indeks af frygt 34, subserved af amygdala 35. Den mest almindeligt anvendte startle-fremkalde stimulus er "startle sonde", en kraftig støj, der præsenteres via hovedtelefoner under en stimulus eller i intervallet mellem to stimulus præsentationer (dvs. interforsøgsinterval intervaller)

I en serie på 10 på hinanden følgende forsøg på uafhængige stikprøver 27-32,37-39 vi konsekvent replikeres vores oprindelige fund hvor forstyrre pakning af frygt hukommelse ved en beta-adrenerg blokker propranolol HCI effektivt reducerede betinget startle refleks og forhindrede tilbagelevering af frygt 27 . Observationerne, at eksponering for primære forstærkere (dvs. genindtrædelsespræmie), en ændring i kontekst (dvs. fornyelse) eller simpelt tiden (dvs. spontan helbredelse) ikke føre til genopståen af konditioneret frygt reagerer som det generelt observeres efter udslettelse uddannelse, støtte overlegenhed forstyrre pakning løbet udslettelse læring. Ud over dissehentning teknikker, havde generhvervelse læring ikke afsløre eventuelle besparelser i tidligere lært frygt reaktion. Alt i alt, disse resultater tyder på, at forstyrre pakning af associativ frygt hukommelse ved propranolol effektivt reducerede følelsesmæssige udtryk af frygt hukommelse.

Desuden testede vi flere grænse og nødvendige betingelser for at forstyrre pakning: (1) hukommelse reaktivering session synes proceduremæssigt ligner udslettelse uddannelse (dvs. uarmeret eksponering), men det bør involvere mindre uarmerede forsøg end udslettelse uddannelse, fordi noradrenerge betablokkere (dvs. kan propranolol) også påvirke dannelsen af udryddelse hukommelse i stedet for at målrette den oprindelige frygt hukommelse 40,41; (2) Hukommelse hentning ikke er tilstrækkelig til hukommelse pakning 18,31,42,43. Propranolol kun reduceret den betingede frygt svare, når der var noget, der skal læres i løbet af hentning session 31,32. En uoverensstemmelse mellem det, de allerede har lært, og hvad der kan læres på en given hentning session (dvs. forudsigelse fejl) synes at være nødvendig for at fremkalde pakning af associativ frygt hukommelse 32. Resultaterne indikerer, at forekomsten af ​​en forudsigelse fejl er en nødvendig betingelse for efterpakning og give et nyttigt instrument til at udvikle og optimere pakning-baserede behandlinger for patienter, der lider af angst.

Protocol

Etik erklæring: Vores læge-godkendt protokol opfylder kravene i Etisk Udvalg for Institut for Psykologi ved University of Amsterdam til afprøvning menneskelige deltagere.

1. Montering af frygt forstærkes overraske og chok elektroder

  1. Sikre den eksperimentelle indstilling består af en lyddæmpet deltagernes værelse og et adskilt experimenter værelse.
  2. Brug to computere med fire skærme for og overvågning og registrering fysiologiske reaktioner samt til at præsentere den eksperimentelle script til deltagerne.
  3. Sæt dobbelt klæbende kraver til EMG elektroder.
  4. Rens deltagerens hud under højre eller venstre øje og på panden ved hjælp af en spritserviet. Instruer deltagerne til at holde øjnene lukket for at undgå potentiel øjenirritation.
  5. Fyld midten af ​​EMG elektroder med meget ledende elektrolyt GEl ved hjælp af en sprøjte. Forsøg ikke at fylde elektroderne ved at anvende små mængder gel successivt, da dette øger risikoen for luftbobler i gelen, der kan påvirke optagelserne negativt.
  6. Fastgør en af ​​EMG elektroder under den nedre øjenlåg af retten eller venstre øje i overensstemmelse med eleven i fremad blik. Fastgør den anden ca. 1 - 2 cm lateralt til den første efter krumningen af ​​det nederste øjenlåg. Vedhæft en grund henvisning på panden ca. 1 cm under hårgrænsen. Optimal placering af elektroderne i forhold til muskler, kan kræve individuelle justeringer.
  7. Påfør en dråbe af den ledende gel på chok elektroderne og sæt dem på den øverste venstre håndled ved hjælp af nylon velcro rem. Sørg for, at remmen ikke er på for stram.
  8. Justere intensiteten af ​​2-msek elektrisk stød for hver deltager individuelt. Informer deltagerne, at det chok bør være "ubehageligt, men ikke smertefuldt."
  9. Manually udløse chok. Start ved en intensitet på 1 mA og fortsætte udløser enkelt stød - gradvist at øge intensiteten i 2 eller 3 mA intervaller - indtil deltageren angiver, at chokket er "ubehageligt, men ikke smertefuldt."
  10. Skriv ned det sidste chok niveau og fastholde dette niveau i resten af ​​forsøget.

2. Frygt Acquisition - Dag 1

Varighed ca. 45 min.

  1. Instruer deltagerne, om levering af chok og den mulige administration af propranolol HCI. Yderligere meddele dem, at propranolol HCI anvendes til behandling af hypertension. Opnå skriftligt informeret samtykke.
  2. Screen deltagerne for deres helbred og eventuelle betingelser, der ville kontraindiceret indikerer tager en enkelt dosis på 40 mg propranolol HCI: graviditet, krampeanfald, respiratorisk lidelse, hjerte-kar-sygdomme, hjerte-kar-sygdomme i første linje slægtninge, diabetes, lever eller nyre lidelse, nuværende anvendelse af et anti-depressivt lægemiddel eller psykose.
  3. Anskaf blodtryk og puls målinger ved hjælp af en elektronisk sphygmomanometer. Bed deltagerne om at fjerne deres arm fra ærmerne og satte den oppustelige manchet sikkert på overarmen. Instruer deltagerne til at slappe af og sidde med deres arm let bøjet på samme niveau som deres hjerte og hviler behageligt på et bord eller en anden plan overflade. BP skal være over 90/60 mmHg og puls over 60 BPM til optagelse i eksperimentet.
  4. Indgiv State-Trait Angst Inventory 44 og Angst Sensitivity Index 45, når en deltager er lægeligt ryddet. Også administrere Spider Phobic Spørgeskema 46 ved brug af billeder af edderkopper som de konditionerede stimuli.
  5. Placer deltagerne foran en computerskærm og vedhæfte EMG og chok elektroder (se afsnit 1 "Fastgørelse af frygtforstærkede Startle end Shock Elektroder ").
  6. Brug to forskellige procedurer læring - se trin 2.6.1 og 2.6.2. Informere deltagerne om de to forskellige billeder, de vil se på computerskærmen. Instruere dem til at overvåge forholdet mellem de billeder, de ser, og når et stød er modtaget.
    1. Ikke-Asymptotisk Learning: Informer deltagerne, at et af billederne vil blive efterfulgt af det elektriske stød i de fleste tilfælde, mens den anden vil aldrig blive efterfulgt af stød.
    2. Asymptotisk Læring: informere deltagerne, hvilken af de to billeder vil altid skal følges af elektrisk stød, og som billedet aldrig vil blive efterfulgt af chokket (dvs. instrueret frygt læring).
  7. Informere deltagerne om de høje lyde, de vil høre gennem hovedtelefonerne. Bestil dem til at betale nogen opmærksomhed på de lyde.
  8. Instruer deltagerne til at rapportere den forventede for elektrisk stød During præsentationen af ​​alle billeder ved at flytte en markør på kontinuerte skalaer ved at bruge en mus og til at skubbe venstre museknap inden for 5 sek efter stimulus debut for at bekræfte deres forventede. Sørg skalaer består af 11-points mærket fra "bestemt ingen elektrisk stød" til "usikker" til "helt sikkert et elektrisk stød." Præsenter skalaer kontinuerligt i bunden af ​​skærmen for at støtte deltagerne til at fokusere deres opmærksomhed på billederne. Når billederne forsvinder markøren skal automatisk tilbage til position "usikker".
  9. Direkte deltagerne til at holde øjnene på skærmen, og sidde så stille som muligt med begge arme placeret i en afslappet position med håndled op på bordet foran dem. Tag hovedtelefonerne. Dæmp lyset og lukke døren. Start eksperimentet fra den anden stue.
  10. Under frygt erhvervelse en af ​​de to billeder co-ender medshock: CS1, mens den anden aldrig er efterfulgt af chokket: CS2. Gør brug af frygt relevante stimuli for at styrke frygten forening under erhvervelse. For eksempel billeder af edderkopper: IAP'er numre 1200-1201.
  11. Præsenter både CS1 og CS2 til 8 sek. Høje lyde eller forskrække sonder - 40 ms og 104 dB - præsenteres 7 sek efter CS debut; og for CS1, er disse efterfulgt af 2 ms elektrisk stød 500 msek senere.
  12. Start den faktiske frygt læring ved at præsentere ti baseline forskrækkelseskasser sonder at mindske indledende startle reaktivitet:
    1. Ikke-Asymptotisk Learning: Præsenter alt 8 CS1 forsøg med en forstærkning ordning 75%: 6 CS1 forsøg forstærket af et chok - det første og det femte forsøg er uarmeret. Yderligere nuværende 8 CS2 forsøg samt 8 NA forsøg i mellemkrigstiden trial-intervaller.
    2. Asymptotisk Læring: Præsenter alt 3 CS1 forsøg på en forstærkning ordning 100%: alle CS1 forsøg er reinforced af et chok. Yderligere nuværende 3 CS2 forsøg samt 3 støj alene forskrække prober (NA) i mellemkrigstiden trial-intervaller.
  13. Modvægt mod tildelingen af ​​billederne som CS1 og CS2 tværs deltagere. Tilfældig rækkefølge retssagen typen i blokke af CS1 - CS2 - NA således at ingen trial-typen gentager mere end to gange. Varier de indbyrdes trial-intervaller - hvor deltagerne se en sort skærm - mellem 15 sek 20 sek og 25 sek med et gennemsnit på 20 sek.
  14. Efter afslutning af forsøget frigøre elektroderne og lade deltagerne rense ud af gelen.
  15. Instruer deltagerne til at bedømme behagelighed af det chok den 11.-punkts skalaer lige fra minus 5 (dvs. ubehagelige) til 5 (dvs. behageligt).
  16. Eksplicit instruere deltagerne at huske, hvad de havde lært i løbet af frygt erhvervelse med henblik på at øge fastholdelse af CS-amerikanske uforudsete følgende dage samtat forhindre dem fejlagtigt forventer et andet uforudsete ordning under efterfølgende test. Endvidere at lette spyt prøver den næste dag, instruere deltagerne til at afstå fra motion koffein og alkohol i 12 timer og for at undgå fødevarer og andre end vand samt rygning og tandbørstning i 2 hr drikkevarer forud for næste møde .
  17. Rengør elektroderne grundigt med vand efter brug: slippe af med alle gelen uden at ridse nogen del af AgCl lag. Efter rengøringen ikke tørre vandet, men anvender et andet sæt elektroder på næste deltager og tillade det andet sæt til tørre over tid.

3. Memory Reaktivering - Dag 2

Varighed ca. 105 min.

  1. Tilfældigt tildele deltagerne til enten propranolol HCI eller placebo pille tilstand med den begrænsning, at betingelserne er matchet på Stai score så tæt som muligt, da træk anxiety bestemmer frygt-reducerende virkninger af at forstyrre pakning 47. Match deltagerne om SPQ scoringer samt ved brug af billeder af edderkopper som de konditionerede stimuli.
  2. Anskaf blodtryk og puls målinger samt spyt prøver: instruere deltagerne blot at placere vatpinden i munden i ca. 3 min. Hold Salivettes ved minus 25 ° C efter fjernelse.
  3. For propranolol no-reaktivering tilstand gå til trin 4.8.1.
  4. Placer deltagerne foran computerskærmen og vedhæfte EMG og chok elektroder (se § 1 "Fastgørelse af frygtforstærkede Startle og Shock Elektroder"). Rapport til deltagerne, at intensiteten af ​​chok vil forblive den samme.
  5. Informere deltagerne, at de samme to billeder vil blive præsenteret på computerskærmen og bede dem om at huske, hvad de havde lært den foregående dag - et af billederne vil AGAi efterfølges af elektrisk stød i enten fleste (dvs. ikke-asymptotisk læring) eller alle (dvs. asymptotiske læring) tilfælde, mens den anden vil aldrig blive efterfulgt af stød. Instruer deltagerne at rapportere forventede af et elektrisk stød under præsentationen af ​​alle billeder. Tag hovedtelefonerne og dæmpe lyset. Luk døren og starte eksperimentet fra den anden stue.
  6. Begynd hukommelsen reaktivering ved at præsentere 10 baseline forskrækkelseskasser sonder at mindske indledende startle reaktivitet. Næste fremlægge en enkelt uforstærket CS1 forsøg efterfulgt af en enkelt NA retssag.
  7. Frigør deltagerne fra den eksperimentelle opsætning og lad dem rense ud i gelen. Seat dem bag den anden tabel.
  8. Administrere "dobbelt-blind" en oral dosis af placebo pille eller 40 mg propranolol HCI. Piller bør blændet af et apotek eller kollega uafhængig af undersøgelsen. Yderligere en læge på vagt med kendskab til protokollen is anses for nødvendigt efter lægemiddeladministration.
    1. Administrere "single-blind" en oral dosis på 40 mg propranolol HCI for propranolol no-reaktivering tilstand.
  9. Indsæt en hvileperiode på omkring 90 min. Tilbyd deltagernes magasiner at læse. Rengør elektroderne i mellemtiden.
  10. Igen få BP og puls målinger samt spyt prøver.

4. Test - Dag 3

Varighed ca. 45 min.

  1. Anskaf BP og puls målinger.
  2. Placer deltagerne foran computerskærmen og vedhæfte EMG og chok elektroder. Igen rapport til deltagerne, at intensiteten af ​​chok vil forblive den samme.
  3. Instruer deltagerne, at de samme to billeder vil blive præsenteret på computerskærmen. Igen instruere deltagerne at rapportere forventede af et elektrisk stød under præsentationen af ​​alle billeders. Tag hovedtelefonerne og dæmpe lyset. Luk døren og starte eksperimentet fra den anden stue.
  4. Start eksperimentet ved at præsentere 10 baseline forskrækkelseskasser sonder. Under udslettelse præsentere omkring 12 uarmerede CS1 og CS2 forsøg samt 12 NA forsøg. Efter udslettelse deltagere får tre unsignaled USS: genansættelse. Igen præsentere deltagerne med omkring 4 uarmerede CS1 og CS2 forsøg samt 4 NA forsøg efter unsignaled USS: genindtrædelse test.
  5. Tag elektroderne og lade deltagerne rense ud af gelen. Betal deltagerne et mindre beløb for deres deltagelse i forsøget. Rengør elektroderne grundigt med vand.

Representative Results

Manipulation kontrol propranolol: I modsætning til piller placebo både systolisk og diastolisk BP samt spyt alfa-amylase skal falde 90 minutter efter propranolol indtagelse under hukommelse reaktivering, hvilket indikerer, at lægemidlet manipulation udøvet sin tilsigtede fysiologisk virkning. BP og spyt alfa-amylase skal igen vende tilbage til baseline ved prøven på dag 3.

Amerikanske forventede ratings: Med den nuværende protokol, du ikke kan forvente nogen virkninger af propranolol behandling på de amerikanske forventede ratings. Uanset farmakologisk behandling bør differentierede amerikanske forventede ratings stige i frygt erhvervelse og falde i udslettelse learning 48 timer senere. Desuden forventes præsentation af unsignaled USS at resultere i en tilbagevenden af de forventede forskellen ratings (figur 1A-C).

(dvs. intakte CS1-amerikansk forventede) er nødvendig 31 men ikke tilstrækkeligt. Fortsættelsen på ideen, at funktionen af ​​pakning er at opdatere hukommelsen spor til et stadigt skiftende miljø, bør hukommelsen reaktivering også indebære en forudsigelse fejl (PE: et misforhold mellem, hvad der forventes, og hvad der rent faktisk sker). Da de amerikanske forventede ratings ikke berøres af propranolol manipulation, ændringer i trussels- forventninger fra køb teste (PE) kan fungere som en uafhængig indikator for hukommelse destabilisering (se 32 for flere detaljer). Men kun, når hukommelsen reaktivering følger asymptotisk læring, disse ændringer i truslen forventning may overholdes. I tilfælde af delvis forstærket ikke-asymptotiske læring, et skift i trusselsvurderinger forventede ikke er nødvendigt for hukommelsen destabilisering. Derfor er en hentning retssag kan også udløse pakning uden en ændring i forventede efter ikke-asymptotiske læring.

Overraske frygt reagerer: Vellykket frygt erhvervelse på dag 1 fremgår af en stigning i forskellen startle frygt reagere (dvs. CS1 vs. CS2) fra den første til den sidste retssag for erhvervelsen (figur 1D-F). Højere startle frygt reagerer på stimulus, der tidligere var forbundet med det chok (CS1) sammenlignet med støj alene i hukommelsen reaktivering på dag 2 indikerer endvidere, at frygten hukommelse er velkonsolideret.

Under testfasen på dag 3, kan du forvente intakt startle frygt reagerer i placebogruppen: startle reagerer på CS1 skal være h igher forhold til CS2 ved begyndelsen af ​​testen. Extinction uddannelse efterfølgende reducerer forskellen forskrækkelse reagere (dvs. CS1 vs. CS2). Desuden præsentationen af unsignaled USS bør resultere i en tilbagevenden af frygt reagerer på CS1 forhold til CS2 (figur 1D).

I modsætning til pille placebo forventes administration af propranolol HCI at resultere i en eliminering af forskellen startle frygt reagere (dvs. CS1 vs. CS2) i begyndelsen af testfasen på dag 3. Desuden kan du forvente, at det unsignaled uss vil ikke inddrive forskrækkelse frygt reagere (figur 1E).

Bemærk, at propranolol bør ikke have nogen frygt-reducerende virkninger, når pillen administreres uden hukommelse reaktivering på dag 2 (figur 1F).

re 1 "src =" / files / ftp_upload / 52151 / 52151fig1highres.jpg "width =" 700 pixel "/>
Figur 1. forventede amerikanske ratings til CS1 og CS2 forsøg og overraske frygtreaktioner til CS1, CS2 og støj alene (NA) forsøg under erhvervelse, hukommelse reaktivering, udryddelse og test for placebo (A, D), propranolol (B, E), og propranolol no reaktivering (C, F) grupper R-CS1 -.. refererer til en uarmeret reaktivering retssag Klik her for at se en større udgave af dette tal.

Discussion

I en række undersøgelser vi konsekvent viser, at uanset køn, 40 mg af det noradrenerge betablokkere propranolol enten administreret før eller efter hukommelsen reaktivering effektivt neutraliserede den betingede frygt reagere (dvs. defensiv startle response). Ingen af de fire mekanismer tilbagefald - genindtrædelsespræmie, fornyelse, spontan helbredelse og hurtig generhvervelse - blev observeret efter forstyrre pakning med propranolol 27-32,37-39. Det er bemærkelsesværdigt, at frygten-neutraliserende effekt kun blev observeret for den defensive startle response, men hverken for den forventede trusselsvurdering eller for huden ledningsevne. Data for electrodermal conditioning er ikke rapporteret her som de generelle mønstre for SCR ikke afviger væsentligt fra de forventede ratings. I humant frygt conditioning forskning, flere indekser af konditioneret reagere (fx US-forventede, SCR, startle response er elev dilatation, neural aktivitet) sædvanligvis opnået på grund af krydsvalidering 48. Men er der nu overbevisende dokumentation for, at disse forskellige respons niveauer ikke nødvendigvis handle i fællesskab og kan endda tage afstand fra hinanden 3,27-32,34,37,49. Bemærk, at startle response er en automatisk defensiv refleks, som forstærkes som respons på en CS, der er forbundet med en amerikansk negativ valens og kan generelt ikke iagttages med USS neutral eller positiv valens 49,50 (f.eks vibrotactile stimulering eller reaktionstid opgave). Derfor potensering af den defensive startle refleks er en pålidelig og specifik indeks afskrækningsmiddel condition 34. I modsætning hertil kan SCR conditioning forekomme uanset valensen af USA 49,50. Da affektive valens USA ikke ændrer SCR, electrodermal condition er en ikke-specifik foranstaltning af foregribende ophidselse. Vi mener derfor, at SCR er mindre suited som adfærdsmæssige foranstaltning i human afskrækningsmiddel condition forskning.

Hvis vi spekulere på at omsætte disse resultater til klinisk praksis, er flere problemer og potentielle begrænsninger, der skal overvejes. For det første kan der stilles spørgsmålstegn ved, om en farmakologisk manipulation af den noradrenerge betablokkere er virkelig nødvendigt at forstyrre processen med pakning, eller om en adfærdsmæssig procedure til formål at forstyrre efterpakning ville give en lignende neutraliserende effekt. Selvom en enkelt session behandling af en lav dosis af propranolol er klart ikke-toksisk, et helt adfærdsmæssige procedure er altid at foretrække i løbet af en farmakologisk intervention. Der er faktisk en alternativ metode, hvor udslettelse uddannelse fremlægges inden vinduet i pakning 51. Flere undersøgelser har undladt dog at kopiere de oprindelige afgørelser af Schiller et al. 29,52-54 men se 55,56. Ud over disse modstridende resultater, enanden potentiel begrænsning af udryddelse inden reaktivering procedure ville være, at i klinisk praksis frygtreaktion generelt ikke slukkes i en én-session eksponering behandling. Eksempelvis imaginær eksponering for patienter med PTSD traditionelt tager ti sessioner før frygten aftager 57. Selv anerkender de indlysende ulemper ved en simpel farmakologisk behandling i forhold til en helt adfærdsmæssig intervention, mener vi, at den noradrenerge manipulation af hukommelse efterpakning synes at være mere realistisk end udslettelse i pakning vinduet.

Et andet spørgsmål vedrører de optimale betingelser for at udløse hukommelse pakning. Der er stadig flere tegn på, at de mekanismer, der medierer den adfærdsmæssige udtryk for frygt er klart adskilt fra de mekanismer medierer processen med pakning 31,32,58-62. Eksempelvis nylige dyreforsøg afdækket differential og adskilles receptors i den basolaterale amygdala medierer udtrykket, destabilisering og restabilization af tidligere betingede frygt hukommelser 63,64. En adfærdsmæssige udtryk for frygt hukommelse er ikke kun adskilles fra processer, der medierer hukommelse reaktivering (dvs. adgang til et memory spor), synes heller ikke at være uundværlig for efterpakning at forekomme 63. Som sådan frygter ekspression under hukommelse reaktivering er ikke informativ om hukommelsen spor ind i en labil fase. Da hukommelsen destabilisering er en forudsætning for den noradrenerge betablokkere at interferere med restabilization proces, et vigtigt spørgsmål er, hvordan vi kan udlede en succes hukommelse destabilisering i klinisk praksis. Et væld af resultater viser, at en afgørende faktor for at fremkalde pakning og afgrænse pakning fra enten hukommelse hentning eller konsolideringen af en ny hukommelse 40,65 er graden af forudsigelse fejl fremkaldt under memrisk hentning 31,32. Men i betragtning af, at der ikke objektivt kriterium er tilgængelig til at bestemme den optimale grad af forudsigelse fejl i klinisk praksis, den nuværende laboratorieresultater ikke let kan oversættes til behandlingsprotokoller.

En anden udfordring for oversættelse af neurovidenskab litteratur til klinisk praksis vedrører økologiske gyldigheden af ​​paradigme. Beviserne for at forstyrre efterpakning har primært været vist i dyr og mennesker for relativt nye (én dag gammel) og simple frygt erindringer (dvs. tone chok, billede stød). Det er ikke indlysende, at forstyrre pakning af ældre, stærkere og bredere hukommelse netværk såsom i patienter med PTSD er så effektivt som det er blevet vist i laboratoriet for cued frygt condition. Også med hensyn til den afhængige variabel er det stadig uklart, om observationer fra dyret og laboratorieundersøgelser humane generalisere til patienter med angst. Frygten reduktion virkninger hidtil primært påvist for den adfærdsmæssige udtryk for afskrækningsmiddel conditioning (dvs. frysning adfærd i gnavere eller defensiv startle refleks hos mennesker), med kun én undtagelse, hvor vi viste, at også de subjektive følelser af nød blev væsentligt neutraliseret af noradrenerge blokade af hukommelse pakning 37. Det kan sættes spørgsmålstegn ved, om disse frygt-reducerende virkninger i laboratoriet indikerer de typiske erfaringer frygt og undvigende adfærd karakteristisk for patienter med angstlidelser. Fremtidig forskning bør undersøge, om de nyeste resultater faktisk generalisere til undgåelse adfærd, en af ​​de centrale symptomer på angst.

I sum, selv om Pavlov aversiv conditioning procedure er et fremragende værktøj til at studere de grundlæggende mekanismer i frygt indlæring og hukommelse, kan vi ikke nemt oversætte laboratorieresultater til klinisk praksis. Den indsigt, vi have været erhverve den optimale, afgrænsning og nødvendige betingelser for hukommelse pakning må kun betragtes som et udgangspunkt for udviklingen af ​​efterpakning-baserede behandlinger. På den anden side har den omfattende forskning på udryddelse uddannelse resulterede i extinction-baserede eksponering interventioner, som stadig hører til de mest effektive behandlinger for angst og andre relaterede lidelser. Da den noradrenerge blokade hukommelse efterpakning overskygger den angstdæmpende virkning af udryddelse læring, forstyrre efterpakning peger på en lovende ny indgriben til effektivt at reducere overdrevne og irrationel frygt.

Disclosures

Forfattere har intet at afsløre.

Acknowledgments

Dette arbejde understøttes af en VICI tilskud (Merel Kindt) fra Holland Organisation for videnskabelig forskning.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
2 computers with 4 screens Dell Optiplex 9010 Recording and monitoring physiological responses. Presenting the experimental script. 
Amplifier Developed by B. Molenkamp - University of Amsterdam Designed around a Burr Brown INA101 amplifier and ISO103 isolation stage. 
VSSRP98  Developed by B. Molenkamp - University of Amsterdam Physiological registration software. Record electromyography - EMG - activity using a bundled pair of electrodes wires connected to a front-end amplifier with an imput resistacne of 10 MΩ and a bandwidth of DC-1500 Hz. Raw EMG signals are integrated in the amplifier. Integrated EMG signals are sampled at 1,000 Hz and used for data analysis.
MATLAB MathWorks Analyzing data. Peak amplitudes are determined by taking the baseline 50 msec before probe onset to peak differences within 30 - 150 msec following probe onset and are recorded in microvolt.
Presentation NeuroBehavioral Systems Inc. - USA Stimulus presentation.
Constant current stimulator Digitimer Ltd. DS7A Generates electrical stimulation
Shock electrodes Made by B. Molenkamp - University of Amsterdam Ag electrodes of 20 mm x 25 mm with fixed inter-electrodes mid-distance of 45 mm.
Headphones Sennheiser Electronic GmbH & CO - Germany HD 25-1 II Presentation of startle probse and background noises.
EMG electrodes Made by B. Molenkamp - University of Amsterdam Three 7 mm sintered Ag-AgCl electrodes.
Double-sided adhesive collars MedCaT - the Netherlands 848125 13 mm x 5 mm. For attaching the EMG electrodes to the skin.
Conductive gel Signa Gel - Parker Laboratories Inc. - USA  224.550.011 Facilitates conduction from the skin to both the EMG and shock electrodes.
Alcohol swabs  Sanadep 0.5% - Microtek Medical - the Netherlands 3053800 For cleaning the skin of the participant.
Name Company Catalog Number Comments
Sphygmomanometer Omron Healthcare Europe B.V. - the Netherlands M4-I HEM-752-E Measuring blood pressures and heart rate.
Cotton salivettes Sarstedt - Germany 511.534 Obtaining salivary samples.
Curved tip syringe Monoject - Covidien - USA 412 Applies gel to EMG and shock electrodes.
Propranolol HCl - 40 mg and placebo pills  Huygens Apotheek - the Netherlands Pills should be identical in exterior.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. LeDoux, J. E. The Emotional Brain. , Simon & Schuster. New York. (1996).
  2. Rescorla, R. A., Holland, P. C. Behavioral studies of associative learning in animals. Ann. Rev. Psychol. 33, 265-308 (1982).
  3. LeDoux, J. E. Coming to terms with fear. PNAS. 111 (8), 2871-2878 (2014).
  4. Kandel, E. R. The biology of memory: a forty-year perspective. J. Neurosci. 29 (41), 12748-12756 (2009).
  5. Mineka, S., Zinbarg, R. A contemporary learning theory perspective on the etiology of anxiety disorders: It’s not what you thought it was. Am. Psychol. 6 (1), 10-26 (2006).
  6. Rachman, S. The conditioning theory of fear acquisition: a critical examination. Beh. Res. Ther. 15 (5), 375-387 (1977).
  7. Bouton, M. E., Bolles, C. R. Contextual control of the extinction of conditioned fear. Learn. Mot. 10 (4), 455-466 (1979).
  8. Rescorla, R. A. Experimental Extinction. , Lawrence Erlbaum Associates Publishers. Mahwah, NJ. (2001).
  9. Rescorla, R. A., Heth, C. D. Reinstatement of fear to an extinguished conditioned context. J. Exp. Psychol. 1 (1), 88-98 (1975).
  10. Baum, M. Spontaneous recovery from the effects of flooding in animals. Beh. Res. Ther. 26 (2), 185-186 (1988).
  11. Bouton, M. E. Context, time, and memory retrieval in the interference paradigm of Pavlovian learning. Psychol. Bull. 114 (1), 80-99 (1993).
  12. LeDoux, J. E. Emotion: Clues from the brain. Ann. Rev. Psychol. 46, 209-235 (1995).
  13. Bouton, M. E. Context, ambiguity, and unlearning: sources of relapse after behavioral extinction. Biol. Psych. 52 (10), 976-986 (2002).
  14. Nader, K., Schafe, G. E., LeDoux, J. E. Fear memories require protein synthesis in the amygdala for reconsolidation after retrieval. Nature. 406 (6797), 722-726 (2000).
  15. Sara, S. J. Retrieval and reconsolidation: toward a neurobiology of remembering. Learn. Mem. 7 (2), 73-84 (2000).
  16. Dudai, Y. The neurobiology of consolidation, Or, How stable is the engram? Ann. Rev. Psychol. 55, 51-86 (2004).
  17. Tronson, N. C., Taylor, J. R. Molecular mechanisms of memory reconsolidation. Nat. Rev. 8 (4), 262-275 (2007).
  18. Lee, J. L. C. Reconsolidation: maintaining memory relevance. Trends. Neurosci. 32 (8), 413-420 (2009).
  19. Debiec, J., Doyere, V., Nader, K., LeDoux, J. E. Directly reactivated, but not indirectly reactivated, memories undergo reconsolidation in the amygdala. PNAS. 130 (9), 3428-3433 (2006).
  20. Doyere, V., Debiec, J., Monfils, M. -H., Schafe, G. E., LeDoux, J. E. Synapse-specific reconsolidation of distinct fear memories in the lateral amygdala. Nat. Neurosci. 10 (4), 414-416 (2007).
  21. Canal, C. E., Chang, Q., Gold, P. E. Amnesia produced by altered release of neurotransmitters after intra-amygdala injections of a protein synthesis inhibitor. PNAS. 104 (30), 12500-12505 (2007).
  22. Qi, Z., Gold, P. E. Intrahippocampal infusions of anisomycin produce amnesia: Contribution of increased release of norepinephrine, dopamine. 16 (5), 308-314 (2009).
  23. Jockers, R., et al. Desensitization of the beta-adrenergic response in human brown adipocytes. Endocrinology. 139 (6), 2676-2684 (1998).
  24. Chaundhry, A., Granneman, J. G. Differential regulation of function responses by beta-adrenergic receptor subtypes in brown adipocytes. Am. J. Physiol. 227 (1 Pt 2), 137-153 (1999).
  25. Thonberg, H., Frederiksson, J. M., Nedergaard, J., Cannon, B. A novel pathway for adrenergic stimulation of camp-response-element-binding protein (CREB) phosphorylation: mediation via alpha-adrenoceptors and protein kinase C activation. Biochem. J. 264 (1), 73-79 (2002).
  26. Debiec, J., LeDoux, J. E. Disruption of reconsolidation but not consolidation of auditory fear conditioning by noradrenergic blockade in the amygdala). Neuroscience. 129 (2), 267-272 (2004).
  27. Kindt, M., Soeter, M., Vervliet, B. Beyond extinction: erasing human fear responding and preventing the return of fear. Nat. Neurosci. 12 (3), 256-258 (2009).
  28. Soeter, M., Kindt, M. Dissociating response systems: erasing fear from memory. Neurobiol. Learn. Mem. 94 (1), 30-41 (2010).
  29. Soeter, M., Kindt, M. Disrupting reconsolidation: pharmacological and behavioral manipulations. Learn. Mem. 18 (6), 357-366 (2011).
  30. Soeter, M., Kindt, M. Stimulation of the noradrenergic system during memory formation impairs extinction learning but not the disruption of reconsolidation. Neuropsychopharmacology. 37 (5), 1204-1215 (2012).
  31. Sevenster, D., Beckers, T., Kindt, M. Retrieval per se is not sufficient to trigger reconsolidation of human fear memory. Neurobiol. Learn. Mem. 97 (3), 338-345 (2012).
  32. Sevenster, D., Beckers, T., Kindt, M. Prediction error governs pharmacologically induced amnesia for learned fear. Science. 339 (6121), 830-833 (2013).
  33. Gilman, A. G., Goodman, L. S. Goodman and Gilman’s the pharmacological basis of therapeutics. , McGraw-Hill. New York. (1996).
  34. Hamm, A. O., Weike, A. I. The neuropsychology of fear learning and fear regulation. Int. J. Psychophysiol. 57 (1), 5-14 (2005).
  35. Davis, M. Neural systems involved in fear and anxiety measured with fear potentiated startle. Am. Psychol. 61 (8), 741-756 (2006).
  36. Landis, C., Hunt, W. A. The startle pattern. , Ferrar. New York. (1939).
  37. Soeter, M., Kindt, M. Erasing fear for an imagined threat event. Psychoneuroendocrinology. 37 (11), 1769-1779 (2012).
  38. Soeter, M., Kindt, M. Reconsolidation of associative fear memory is not restricted to exact replica of the original learning experience. In Press, Forthcoming.
  39. Sevenster, D., Beckers, T., Kindt, M. Prediction error uncovers the transition from retrieval to reconsolidation, to new learning. In Press, Forthcoming.
  40. Bos, M. G. N., Beckers, T., Kindt, M. The effects of noradrenergic blockade on extinction in humans. Biol. Psychol. 89 (3), 598-605 (2012).
  41. Eisenberg, M., Kobilo, T., Berman, D. E., Dudai, Y. Stability of retrieved memory: inverse correlation with trace dominance. Science. 301 (5636), 1102-1104 (2003).
  42. Pedreira, M. E., Perez-Cuesta, K. M., Maldonado, H. Mismatch between what is expected and what actually occurs triggers memory reconsolidation or extinction. Learn. Mem. 11 (5), 579-585 (2004).
  43. Forcato, C., Argibay, P. F., Pedreira, M. E., Maldonado, H. Human reconsolidation does not always occur when a memory is retrieved: the relevance of the reminder structure. Neurobiol. Learn. Mem. 91 (1), 50-57 (2009).
  44. Spielberger, C. D., Gorsuch, R. L., Luthene, R. E. Manual for the State-Trait Anxiety Inventory. , Consulting Psychologists Press. Palo Alto. (1970).
  45. Peterson, R. A., Reiss, S. Anxiety Sensitivity Index Manual. International Diagnostic System. Worthington. , (1992).
  46. Klorman, R., Weerts, T. C., Hastings, J. E., Melamed, G. B. G., Lang, P. J. Psychometric description of some specific fear quistionnaires. Behav. Ther. 5 (3), 401-409 (1974).
  47. Soeter, M., Kindt, M. High trait anxiety: a challenge for disrupting fear memory reconsolidation. PloSONE. 8 (11), e75239 (2013).
  48. Well, S. M., Visser, R. M., Scholte, H. S., Kindt, M. Neural substrates of individual differences in human fear learning: evidence from concurrent fMRI, fear-potentiated startle and US-expectancy data. Cog. Affec. Beh. Neurosci. 12 (3), 499-512 (2012).
  49. Lipp, O. V., Sheridan, J., Siddle, D. A. T. Human blink startle during aversive and nonaversive Pavlovian conditioning. J. Exp. Psychol. 20 (4), 380-389 (1994).
  50. Hamm, A. O., Vaitl, D. Affective learning: awareness and aversion. Psychophysiology. 33 (6), 698-710 (1996).
  51. Schiller, D., et al. Preventing the return of fear in humans using reconsolidation update mechanisms. Nature. 463 (7277), 49-53 (2012).
  52. Kindt, M., Soeter, M. Reconsolidation in a human fear conditioning study: a test of extinction as updating mechanism. Biol. Psychol. 92 (1), 43-50 (2013).
  53. Golkar, A., et al. Are fear memories erasable? - Reconsolidation of learned fear with fear-relevant and fear-irrelevant stimuli. Front. Behav. Neurosci. 6, 1-11 (2012).
  54. Chan, W. Y. M., Leung, H. T., Westbrook, F., McNally, G. P. Effects of recent exposure to a conditionied stimulus on extinction of Pavlovian fear conditioning. Learn. Mem. 17 (10), 512-521 (2010).
  55. Agren, T., Furmakr, T., Eriksson, E., Redrikson, M. Human fear reconsolidation and ellelic differences in serotonergic and dopaminergic genes. Trans. Psych. 2, e76 (2012).
  56. Oyarzun, J. P., et al. Updating Fearful Memories with Extinction Training during Reconsolidation: A Human Study using Auditory Aversive Stimuli. PloSONE. 7 (6), e38849 (2012).
  57. Minnen, A., Hagenaars, M. Fear activation and habituation patterns as early process predictors of response to prolonged exposure treatment in PTSD. J. Traum. Stress. 15 (5), 359-367 (2002).
  58. Balderas, I., Rodriguez-Ortiz, C. J., Bermudez-Rattoni, F. Retrieval and reconsolidation of object recognition memory are independent processes in the periphinal cortex. Neurosci. 253, 398-405 (2013).
  59. Ben Mamou, C., Gamache, K., Nader, K. NMDA receptors are critical for unleashing consolidated auditory fear memories. Nat. Neurosci. 9 (10), 1237-1239 (2006).
  60. Caffaro, P. A., Suarez, L. D., Blake, M. G., Delorenzi, A. Dissociation between memory reactivation and its behavioral expression: scopolamine interferes with memory expression without disrupting long-term storage. Neurobiol. Learn. Mem. 98 (3), 235-245 (2012).
  61. Coccoz, V., Maldonado, H., Delorenzi, A. The enhancement of reconsolidation with a naturalistic mild stressor improves the expression of declarative memory in humans. Neurosci. 185, 61-72 (2011).
  62. Rodriguez-Ortiz, C. J., Balderas, I., Garcia-DeLaTorre, P., Bermudez-Rattoni, F. Taste aversion memory reconsolidation is independent of its retrieval. Neurobiol. Learn. Mem. 98 (3), 215-219 (2012).
  63. Barreiro, K. A., Suarez, L. D., Lynch, V. M., Molina, V. A., Delorenzi, A. Memory expression is independent of memory labilization-reconsolidation. Neurobiol. Learn. Mem. 106, 283-291 (2013).
  64. Milton, A. L., Merlo, E., Ratano, P., Gregory, B. L., Dumbreck, J. K., Everitt, B. J. Double dissociation of the requirement for GluN2B and GluN2A-containing NMDA receptors in the destabilization and restabilization of a reconsolidation memory. J. Neurosci. 33 (3), 1109-1115 (2013).
  65. Merlo, E., Milton, A. L., Goozee, Z. Y., Theobald, D. E., Everitt, B. J. Reconsolidation and extinction are dissociable and mutually exclusive processes: behavioral and molecular evidence. J. Neurosci. 34 (7), 2422-2431 (2014).

Tags

Behavior Frygt hukommelse pakning noradrenerg β-blokker menneskelig frygt conditioning startle potensering translationel forskning.
Forstyrre Efterpakning of Fear Memory hos mennesker ved en noradrenerge β-blokker
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Kindt, M., Soeter, M., Sevenster, D. … More

Kindt, M., Soeter, M., Sevenster, D. Disrupting Reconsolidation of Fear Memory in Humans by a Noradrenergic β-Blocker. J. Vis. Exp. (94), e52151, doi:10.3791/52151 (2014).

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