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 Reconsolidation of Fear Minne i mennesker av en noradrenerg β-blokkering

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

Abstract

Den grunnleggende design som brukes i våre menneskelige frykt-condition studier på å forstyrre reconsolidation inkluderer testing over ulike faser over tre påfølgende dager. På dag 1 - frykten innsamlingsfasen blir friske forsøkspersoner utsatt for en serie av bildepresentasjoner. Ett bilde stimulus (CS1 +) er gjentatte ganger koblet sammen med en motvilje elektrisk stimulus (US), noe som resulterer i kjøp av en frykt forening, mens et annet bilde stimulus (CS2-) blir aldri etterfulgt av en USA. På dag 2 - minnet reaktivefasen, deltakerne er re-eksponeres for den betinget stimulus uten USA (CS1-), som vanligvis utløser en betinget frykt respons. Når minnereaktive administrere vi en oral dose på 40 mg propranolol-HCl, et β-adrenerg reseptor-antagonist som indirekte er rettet mot proteinsyntese er nødvendig for reconsolidation ved inhibering av noradrenalin-stimulert CREB fosforylering. På dag 3 - testfasen, participants blir igjen utsatt for uarmerte betingede stimuli (CS1- og CS2-) for å måle frykten reduserende effekten av manipulasjon. Dette oppbevaring test er etterfulgt av en utryddelse prosedyre og presentasjonen av situasjons triggere for å teste for retur av frykt. Potensering av øyet blink skremme refleks måles som en indeks for betinget frykt svare. Deklarativ kunnskap om frykt foreningen måles gjennom elektroniske amerikanske alderen karakterer i løpet av hver CS presentasjon. I motsetning til utryddelse læring, forstyrre reconsolidation rettet mot den opprinnelige frykten minne dermed hindre retur av frykt. Selv om de kliniske applikasjoner er fortsatt i sin barndom, forstyrre reconsolidation av frykt minne synes å være en lovende ny teknikk med utsikter til stadig på nytt å dempe uttrykk for frykt minne hos pasienter som lider av angstlidelser og andre psykiske lidelser.

Introduction

Våre hjerner er programmert til å lære. Mennesker er godt utstyrt med evnen til å lære de potensielle farene i livet og kanskje enda mer viktig å lære de prediktorer for fare. Pavlovian aversive conditioning er et utmerket verktøy for å studere assosiative frykt læring ikke bare hos mennesker, men også på tvers av et bredt spekter av organismer 1,2. Denne prosedyren innebærer å presentere en ufarlige biologisk nøytral betinget stimulus (CS, f.eks, en tone eller bilde) med en skadelig eller skadelig ubetinget stimulus (US), vanligvis en mild elektrisk støt. Dersom CS blir en pålitelig prediktor for USA, vil CS lokke fram artstypisk betingede atferdsmessige reaksjoner (f.eks, frysing hos rotter og forsterkes skremme refleks hos mennesker), som er begrepsfestet som uttrykk for frykt (se 3 for kritiske kommentarer til dette terminologi). Ikke bare aversive conditioning forskning legge til en bedre forståelse av molekylære og cellulæreprosesser av assosiative frykt læring og hukommelse 4, men det gir også et grunnlag for å forstå etiologi og forløp av angstlidelser 5. Selv om det bærer nevne at angstlidelser ikke nødvendigvis et resultat av direkte condition opplevelser som traumatiske hendelser. De kan også skyldes indirekte eller vikarierende frykt læringsopplevelser 6. Men uavhengig av lærings historie, ligger assosiativ hukommelse frykt i kjernen av angstlidelser. Pavlovian conditioning paradigmet har ikke bare bevist sin nytteverdi i å forstå opprinnelsen til angstlidelser, er det også en utmerket translasjonsforskning modell for å utvikle og avansere behandling for angstlidelser 5.

I laboratoriet de to mest omfattende studert prosedyrer for å redusere lært frykt er (1) utryddelse og (2) forstyrrelse av reconsolidation. Selv om utryddelse trening - det vil si, den gjentatte uarmert senere eksponering forCS 7,8 - er en effektiv angstdempende strategi, dyr og menneskers frykt condition studier pålitelig viser at den betingede frykt respons lett kan gå tilbake ved å re-eksponering for unsignaled USS (dvs. oppreisning), en sammenheng endring (dvs. fornyelse), eller tidens gang (dvs. spontan recovery) 7,9,10. En konsensus har vært å bygge at utryddelse læring ikke slette det opprinnelige frykt minne, men i stedet gjenspeiler dannelsen av en ny hemmende minne. Som en konsekvens kan frykt minnet igjen til overflaten som resulterer i en retur av frykt selv etter opprinnelig vellykket utryddelse frykt. De ulike kildene til tilbakefall er fortsatt en stor utfordring for klinisk praksis.

En alternativ tilnærming for å redusere kondisjonert frykt reagerer er mer nylig (re) oppdaget fremgangsmåte for å forstyrre minne reconsolidation av farmakologiske midler. Denne prosedyren er svært lovende som det ikke bare reduserer conditioned frykt reagerer, men det synes også å viske assosiative frykt minne, noe som kan til slutt løse problemet med tilbakefall.

Minne reconsolidation refererer til en tofase-prosessen som tidligere er konsolidert minner overføre til en transient ustabil tilstand ved henting og krever en tidsavhengig restabilization å vedvare 14-18. Gentranskripsjon, protein og RNA-syntese er nødvendig for denne restabilization og gir en mulighet for amnestiske midler for å påvirke frykt minne. Hukommelsestap for lært frykt er påvist hos dyr av legemidler (f.eks anisomycin) rettet mot den nødvendige proteinsyntese 14,19,20 eller frigjøring av nevrotransmittere 21,22. Protein-syntese kan også bli forstyrret av noradrenerge beta-blokker propranolol, som er ment for å hemme noradrenalin-stimulert fosforylering CREB 23-25. Frykten redusere effektene av propranolol er påvist idyr og mennesker 26-32. I en rekke diskriminerende frykt-condition studier, vi konsekvent vist at propranolol (40 mg) gitt før eller etter minne reaktive effektivt redusert den betingede skremme frykt respons og forhindret retur av frykt hos friske deltakere.

Proof of Principle

Den grunnleggende design som brukes i våre menneskelige frykt-condition studier på å forstyrre reconsolidation inkluderer testing over ulike faser over tre påfølgende dager atskilt med minst 24 timer for å (1) støtte (re) konsolidering av minnene og (2) at stoffet å vaske ut før testing. På dag 1 - frykten innsamlingsfasen blir friske forsøkspersoner utsatt for en serie av bildepresentasjoner. Ett bilde stimulus (CS1 +) er gjentatte ganger koblet sammen med en motvilje elektrisk stimulus (US), noe som resulterer i kjøp av en frykt forening, mens et annet bilde stimulus (CS2-) aldri er etterfulgt av en USA. På dag 2 - minnet reaktive fase, re-eksponering for uarmert betinget stimulus (CS1-) utløser vanligvis en betinget frykt respons. I denne fasen, systemisk administrere vi 40 mg propranolol-HCl, et β-adrenerg reseptor-antagonist som indirekte er rettet mot proteinsyntese er nødvendig for reconsolidation 25. I lys av de høyeste plasmakonsentrasjoner av propranolol 33, vi administreres en oral dose propranolol 90 min før reaktivering av frykt minne i våre første forsøk. Men for en mer optimal test av reconsolidation, den amnestic agent skal administreres etter minnet reaktive. Derfor, i våre siste forsøkene vi alltid administreres propranolol etter minne reaktive med svært like resultater. På dag 3 - testfasen, er retensjonen av frykt minne testet 24 timer etter inngrepet (dvs. første testprøve dag 3), etterfulgt aven utryddelse prosedyre og situasjons triggere for å teste for retur av frykt (dvs. oppreisning, fornyelse, spontan bedring, rask reacquisition). For å bestemme hvorvidt effekten av propranolol krever aktiv opphenting av frykt minne, bør medikamentet administreres til en annen frykt kondisjone gruppe uten reaktivering av minnet (dvs. propranolol no-reaktive tilstand) 27,28. Vi brukte den potensering av skremme refleks som et mål for betinget frykt reagerer og online amerikanske alderen rangeringer som en indeks for beredskaps læring. Den potensering av skremme refleks er oppfattet som en konkret og pålitelig indeks av frykt 34, subserved av amygdala 35. Den mest brukte skremme-fremlokkende stimulus er "skremme probe", en høy lyd som er presentert gjennom hodetelefoner under en stimulus eller i intervallet mellom to stimulans presentasjoner (dvs. intertrial intervaller)

I en serie på 10 sammenhengende eksperimenter i uavhengige utvalg 27-32,37-39 vi konsekvent replikert vår opprinnelige funn hvor forstyrre reconsolidation av frykt minne av en beta-adrenerge blocker propranolol HCl effektivt redusert den betingede skremme refleks og hindret tilbakeføring av frykt 27 . Observasjonene at eksponering for primære forsterkere (dvs. gjenopptakelses), en endring i kontekst (dvs. fornyelse) eller enkel passering av tid (dvs. spontan recovery) ikke fører til en ny fremvekst av betinget frykt reagerer som er generelt observert etter utryddelse opplæring, støtte overlegenhet forstyrre reconsolidation løpet utryddelse læring. I tillegg til dissehenteteknikker, reacquisition læring avdekket ingen besparelse på den tidligere lært frykt respons. I sum er disse funnene tyder på at forstyrre reconsolidation av assosiativ frykt minne ved propranolol effektivt redusert den emosjonelle uttrykk for frykt minne.

Videre testet vi flere grense og nødvendige vilkår for å forstyrre reconsolidation: (1) Minnereaktive sesjon synes prosedyre lik utryddelse trening (dvs. uarmert eksponering), men det bør innebære mindre uarmerte prøvelser enn utryddelse trening fordi noradrenerge betablokkere (dvs. , propranolol) kan også forstyrre dannelsen av utryddelse minne i stedet for å målrette den opprinnelige frykten minne 40,41; (2) Memory henting er ikke tilstrekkelig for minne reconsolidation 18,31,42,43. Propranolol bare redusert betinget frykt svare når det var noe som skal læres under henting session 31,32. Et avvik mellom det som allerede er lært og hva kan læres på en gitt henting sesjon (dvs. prediksjonsfeil) ser ut til å være nødvendig for å indusere reconsolidation av assosiativ frykt minne 32. Resultatene tyder på at forekomsten av en prediksjonsfeil er en nødvendig betingelse for reconsolidation og gi et nyttig redskap for å utvikle og å optimalisere reconsolidation-baserte behandlinger for pasienter som lider av angst lidelser.

Protocol

Etikk uttalelse: Vår lege-godkjent protokoll oppfyller kravene til etisk komité ved Psykologisk institutt ved Universitetet i Amsterdam for å teste menneske deltakere.

1. Vedlegg til frykten forsterkes skremme og Shock Elektroder

  1. Sikre den eksperimentelle innstilling består av en lyd-dempet deltakernes rom og et skilt eksperimentator rom.
  2. Bruk to datamaskiner med fire skjermer for registrering og overvåking av fysiologiske responser samt for å presentere den eksperimentelle manus til deltakerne.
  3. Fest tosidige selvklebende krager til EMG elektroder.
  4. Rengjør deltakerens hud under høyre eller venstre øye og i pannen med en alkoholserviett. Instruere deltakerne til å holde øynene lukket for å unngå potensiell øyeirritasjon.
  5. Fyll sentrum av EMG elektroder med svært ledende elektrolytt gel ved hjelp av en sprøyte. Ikke prøv å fylle elektrodene ved å bruke små mengder gel suksessivt da dette øker risikoen for luftbobler innenfor gel, som kan påvirke opptakene negativt.
  6. Fest en av EMG elektroder under nedre øyelokk på høyre eller venstre øye i tråd med eleven i fremover blikket. Feste den andre omtrent 1 - 2 cm lateralt for det første som følge av krumningen av det nedre øyelokk. Fest en bakkereferanse på pannen ca 1 cm under hårfestet. Optimal plassering av elektrodene i forhold til den muskel kan kreve individuell tilpasning.
  7. Påfør en dråpe av den ledende gel på støt elektroder og fest dem på venstre øvre leddet med nylon borrelås. Sørg for at stroppen er ikke på for stramt.
  8. Justere intensiteten av 2-msek elektrisk støt for hver deltaker individuelt. Informere deltakerne at sjokket bør være "ubehagelig, men ikke smertefull".
  9. Manuellly utløse sjokk. Begynn med en intensitet på 1 mA og fortsette å utløse enkelt sjokk - gradvis øke intensiteten i 2 eller 3 mA intervaller - inntil deltakeren indikerer at støt er "ubehagelig men ikke smertefull".
  10. Skrive ned det endelige sjokknivå og opprettholde dette nivå gjennom resten av forsøket.

2. Frykt Acquisition - Dag 1

Varighet ca 45 min.

  1. Instruere deltakerne om levering av sjokk og mulig forvaltning av propranolol HCl. Videre informere dem om at propranolol HCl brukes til behandling av hypertensjon. Innhente skriftlig informert samtykke.
  2. Screen deltakerne om deres helse og eventuelle vilkår som ville kontra indikerer tar en enkelt dose på 40 mg propranolol HCl: graviditet, beslag lidelse, åndedrettsforstyrrelser, kardiovaskulære sykdommer, hjerte-karsykdommer i første linje slektninger, diabetes, lever eller nyre lidelse, aktuell bruk av et anti-depressivt medikament, eller psykose.
  3. Skaff blodtrykk og hjertefrekvens målinger ved hjelp av en elektronisk sphygmomanometer. Be deltakerne å fjerne armen fra ermene og sette oppblåsbar mansjett sikkert på overarmen. Instruere deltakerne til å slappe av og sitte med armen litt bøyd på samme nivå som deres hjerte og hviler komfortabelt på et bord eller annet flatt underlag. BP bør være over 90/60 mmHg og hjertefrekvens over 60 BPM for inkludering i forsøket.
  4. Forvalte statens-Trait Anxiety Varelager 44 og Angst Sensitivity Index 45 når en deltaker er medisinsk klarert. Administrere også Spider Fobisk Questionnaire 46 når du bruker bilder av edderkopper som de betingede stimuli.
  5. Plasser deltakerne foran en dataskjerm og fest EMG og støt elektroder (se kapittel 1 "Vedlegg til Fear forsterkes Sjokk end Shock elektroder ").
  6. Bruk to ulike læringsprosedyrer - se trinn 2.6.1 og 2.6.2. Informere deltakerne om de to ulike bildene de vil se på dataskjermen. Instruere dem til å overvåke forholdet mellom bildene de ser og når et sjokk er mottatt.
    1. Non-Asymptotisk Learning: Rette deltakerne som et av bildene blir etterfulgt av det elektriske sjokk i de fleste tilfeller, mens den andre vil aldri bli etterfulgt av sjokket.
    2. Asymptotisk Learning: Informer deltakerne hvilken av de to bildene vil alltid bli etterfulgt av elektrisk støt og hvilket bilde aldri vil bli etterfulgt av sjokket (dvs. instruert frykt læring).
  7. Informere deltakerne om de høye lyder de vil høre gjennom hodetelefonene. Bestill dem til å betale ingen oppmerksomhet til lyder.
  8. Instruere deltakerne til å rapportere forventet av et elektrisk støt during presentasjon av alle bilder ved å flytte en markør på kontinuerlige vurderingsskalaer ved hjelp av en mus og å skyve den venstre museknappen innen 5 sekunder etter stimulans utbruddet for å bekrefte deres forventning. Sørg skalaer består av 11 poeng merket fra "absolutt ingen elektrisk støt" gjennom "usikker" til "absolutt et elektrisk sjokk". Presentere skalaene kontinuerlig nederst på skjermen for å støtte deltakerne til å fokusere sin oppmerksomhet på bildene. Når bildene forsvinner markøren skal automatisk gå tilbake til "usikker" posisjon.
  9. Lede deltakerne til å holde øynene på skjermen og sitte så stille som mulig med begge armene plassert i en avslappet stilling med håndleddene opp på bordet foran dem. Sett på hodetelefonene. Dempe lysene og lukket døren. Starte forsøket fra det andre rommet.
  10. Under frykt anskaffelse av en av de to bildene samtidig terminerer medsjokk: CS1, mens den andre er aldri fulgt av sjokket: CS2. Benytt deg av frykt relevante stimuli for å styrke frykten foreningen under oppkjøpet. For eksempel bilder av edderkopper: RSU tall 1200-1201.
  11. Presentere både CS1 og CS2 for 8 sek. Høye lyder eller skremme sonder - 40 ms og 104 dB - presenteres 7 sek etter CS utbruddet; og for CS1, disse blir etterfulgt av 2-msek elektrisk støt 500 ms senere.
  12. Starter selve frykten læring ved å presentere ti baseline skremme sonder for å minske første skremme reaktivitet:
    1. Non-Asymptotisk Learning: Presenter totalt 8 CS1 forsøk på en 75% forsterkning ordningen: 6 CS1 forsøk forsterkes av et sjokk - den første og den femte rettssaken er uarmert. Videre presentere åtte CS2 prøvelser samt 8 NA prøvelser i mellom trial-intervaller.
    2. Asymptotisk Learning: Presenter totalt 3 CS1 forsøk på en 100% forsterkning ordningen: alle CS1 studier er reinforced av et sjokk. Videre presentere tre CS2 prøvelser samt tre støy alene skremme prober (NA) I mellom trial-intervaller.
  13. Motvekt tildelingen av bildene som CS1 og CS2 over deltakere. Randomisere rekkefølgen av rettssaken type innenfor blokker av CS1 - CS2 - NA slik at ingen rettssak-type gjentar mer enn to ganger. Variere inter-trial-intervaller - der deltakerne vise en svart skjerm - mellom 15 sek 20 sek og 25 sek med et gjennomsnitt på 20 sek.
  14. Etter fullførelse av forsøket løsne elektrodene og la deltakerne rengjøre av gelen.
  15. Instruere deltakerne å dømme kontrollene i sjokk på 11-punkts skalaer som strekker seg fra minus 5 (dvs. ubehagelig) til 5 (dvs. behagelig).
  16. Eksplisitt instruere deltakerne å huske hva de hadde lært i løpet av frykt oppkjøp for å øke oppbevaring av CS-amerikanske beredskaps følgende dager samtå hindre dem fra feilaktig forventer et annet beredskapsordning under påfølgende testing. Videre, for å lette spyttprøver neste dag, instruere deltakerne til å avstå fra trening koffein og alkohol i løpet av 12 timer, og for å unngå mat og andre enn vann, samt røyking og tannpuss i løpet av 2 timer drikker før neste økt .
  17. Rengjør elektrodene grundig med vann etter bruk: bli kvitt all gelen uten å skrape noen del av AgCl lag. Etter rengjøring ikke tørke av vannet, men bruker et annet sett med elektroder på neste deltaker og la det andre settet til tørk over tid.

3. Minnereaktive - Dag 2

Varighet ca 105 min.

  1. Tilfeldig tildele deltakerne til enten propranolol HCl eller placebo pille tilstand med den begrensning at forholdene er matchet på Stai score så nært som mulig gitt den egenskap anxiety bestemmer frykt reduserende effektene av å forstyrre reconsolidation 47. Matche deltakerne på SPQ score også når du bruker bilder av edderkopper som de betingede stimuli.
  2. Skaff blodtrykk og hjertefrekvens målinger samt spyttprøver: instruere deltakerne bare å plassere pinnen i munnen i ca 3 min. Hold Salivettes ved minus 25 ° C etter fjerning.
  3. For propranolol no-reaktive tilstand gå til trinn 4.8.1.
  4. Plasser deltakerne foran dataskjermen og fest EMG og støt elektroder (se § 1 "Vedlegg til Fear forsterkes Sjokk og Shock elektroder"). Rapportere til deltakerne at intensiteten i sjokk vil forbli den samme.
  5. Informere deltakerne at de samme to bildene vil bli presentert på dataskjermen, og be dem om å huske hva de hadde lært dagen før - et av bildene vil agai etterfølges av det elektriske sjokk i begge de (dvs. ikke-asymptotisk læring) eller alle (dvs. asymptotisk lære) tilfeller, mens den andre vil aldri bli etterfulgt av sjokket. Instruere deltakerne til å rapportere forventet av et elektrisk støt under presentasjonen av alle bilder. Sett på hodetelefonene og dempe lysene. Lukket døren og starte forsøket fra det andre rommet.
  6. Begynn minnet reaktivering ved å presentere 10 baseline skremme sonder for å minske første skremme reaktivitet. Neste presentere et enkelt uarmert CS1 rettssaken etterfulgt av en enkelt NA rettssak.
  7. Løsne deltakere fra den eksperimentelle oppsett og la dem vaske av gel. Plass til dem bak den andre tabellen.
  8. Administrere "double-blind" en oral dose av placebo pille eller 40 mg propranolol HCl. Piller bør bli blendet av et apotek eller kollega uavhengig av studien. Ytterligere en lege på vakt med kunnskap om protokollen is anses nødvendig etter narkotika administrasjon.
    1. Administrere "enkelt-blind" en oral dose på 40 mg propranolol HCI for propranolol no-reaktive tilstand.
  9. Sett inn en hvileperiode på ca 90 min. Tilby deltakerne magasiner å lese. Rengjør elektrodene i mellomtiden.
  10. Igjen få BP og pulsmålinger samt spyttprøver.

4. Test - Dag 3

Varighet ca 45 min.

  1. Skaff BP og pulsmålinger.
  2. Plasser deltakerne foran dataskjermen og fest EMG og støt elektroder. Igjen rapporterer til deltakerne at intensiteten i sjokk vil forbli den samme.
  3. Instruere deltakerne at de samme to bildene vil bli presentert på dataskjermen. Igjen instruere deltakerne til å rapportere forventet av et elektrisk støt under presentasjonen av alle bilde-s. Sett på hodetelefonene og dempe lysene. Lukket døren og starte forsøket fra det andre rommet.
  4. Starter eksperimentet ved å presentere 10 baseline skremme sonder. Under utryddelse presentere ca 12 uarmerte CS1 og CS2 prøvelser samt 12 NA prøvelser. Etter utryddelse deltakerne får tre unsignaled USS: gjeninnsettelse. Igjen presentere deltakerne med ca 4 uarmerte CS1 og CS2 prøvelser samt 4 NA forsøk etter den unsignaled USS: gjeninnsettelse testing.
  5. Løsne elektroder og la deltakerne vaske av gel. Betale deltakerne et lite beløp for deres deltakelse i forsøket. Rengjør elektrodene grundig med vann.

Representative Results

Manipulering check propranolol: I motsetning til pillen placebo, både systolisk og diastolisk blodtrykk, så vel som alfa-amylase fra spytt bør reduseres 90 minutter etter inntak av propranolol i minnereaktivering, noe som indikerer at medikamentet manipulasjon utøvet sin tiltenkte fysiologisk effekt. BP og spytt alfa amylase bør igjen tilbake til utgangsnivåer ved test på dag 3.

Amerikanske alderen rangeringer: Med dagens protokollen du kan ikke forvente noen effekter av propranolol behandling på den amerikanske alderen karakterer. Uavhengig av farmakologisk behandling, bør differensial amerikanske alderen karakterer øke i løpet av frykt oppkjøp og reduseres under utryddelse læring 48 timer senere. Videre presentasjonen av unsignaled USS forventes å resultere i en retur av differensialalderen karakterer (figur 1A-C).

(dvs. intakt CS1-amerikanske forventet) er nødvendig 31 men ikke tilstrekkelig. Forfølge på ideen om at funksjonen av reconsolidation er å oppdatere minnet spor til et stadig skiftende miljø, bør minne reaktive også innebære en prediksjonsfeil (PE: et misforhold mellom hva som forventes og hva som faktisk skjer). Gitt at de amerikanske alderen rangeringer forbli upåvirket av propranolol manipulasjon, endringer i trussel forventninger fra oppkjøpet teste (PE) kan tjene som et selvstendig indikator på minne destabilisering (se 32 for mer informasjon). Men bare når minnet reaktive følger asymptotisk læring, disse endringene i trussel forventning may holdes. Ved delvis forsterket non-asymptotisk læring, er ikke nødvendig for minne destabilisering et skifte i trussel expectancies. Derav et gjenfinnings rettssak kan også utløse reconsolidation uten en endring i expectancies etter ikke-asymptotisk læring.

Skremme frykt reagerer: Vellykket frykt oppkjøpet på dag 1 er demonstrert ved en økning i differensial skremme frykt svare (dvs. CS1 vs. CS2) fra den første til den siste rettssaken mot kjøp (Figur 1D-F). Høyere skremme frykt reagerer på stimuli som tidligere ble kombinert med sjokk (CS1) i forhold til støy alene under minnereaktive på dag 2 indikerer videre at frykten minne er godt konsolidert.

Under testfasen på dag 3 kan du forvente intakt skremme frykt reagerer i placebogruppen: skremme reagere på CS1 bør være h igher sammenlignet med CS2 ved begynnelsen av testen. Utryddelse trening reduserer senere differensialskremme svare (dvs. CS1 vs. CS2). Videre presentasjonen av unsignaled USS bør resultere i en retur av frykt reagerer på CS1 forhold til CS2 (figur 1D).

I motsetning til pille placebo, er administrasjonen av propranolol HCl forventes å resultere i en eliminering av differensialskremme frykt svare (dvs. CS1 vs. CS2) i begynnelsen av testfasen på dag 3. Videre kan du forvente at unsignaled USS vil ikke gjenopprette skremme frykt svare (figur 1E).

Merk at propranolol bør ikke ha noen frykt reduserende effekter når pillen administreres uten minne reaktive på dag 2 (figur 1F).

re en "src =" / files / ftp_upload / 52151 / 52151fig1highres.jpg "width =" 700px "/>
Figur 1. amerikanske alderen karakterer til CS1 og CS2 prøvelser og skremme frykt respons på CS1, CS2 og støy alene (NA) prøvelser under oppkjøpet, minne reaktive, utryddelse og test for placebo (A, D), propranolol (B, E), og propranolol nei reaktivering (C, F) grupper R-CS1 -.. refererer til en uarmert reaktive rettssaken Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Discussion

I en rekke studier vi konsekvent vise at, uavhengig av kjønn, 40 mg av noradrenerg beta-blocker propranolol enten administrert før eller etter minne reaktive effektivt nøytralisert den betingede frykt svare (dvs. defensiv skremmeeffekt). Ingen av de fire mekanismene for tilbakefall - gjenopptakelses, fornyelse, spontan bedring og rask reacquisition - ble observert etter forstyrre reconsolidation med propranolol 27-32,37-39. Det er bemerkelsesverdig at frykt-nøytraliserende effekter ble kun observert for defensiv skremmeeffekt, men verken for trusselen forventet vurdering heller ikke for hudledningsevnen. Dataene for elektrodermal condition er ikke rapportert her som de generelle mønstre for SCR ikke avviker vesentlig fra alderen rangeringer. I menneskelig frykt condition forskning, flere indekser av betinget respons (f.eks USA-forventning, SCR, skremme response, er elev dilatasjon, nevrale aktiviteten) vanligvis oppnås på grunn av kryssvalidering 48. Men det er nå overbevisende bevis for at disse ulike responsnivået ikke nødvendigvis handle i konserten og kan selv ta avstand fra hverandre 3,27-32,34,37,49. Legg merke til at skremmeresponsen er en automatisk bane refleks, som forsterkes i respons til en CS som er forbundet med en amerikansk av negativ valens, og kan generelt ikke bli observert med USS av nøytral eller positiv valens 49,50 (f.eks vibrotactile stimulering eller Reaksjonstiden oppgaven). Derfor er potensering av den defensive skremme refleks en pålitelig og bestemt indeks over aversive conditioning 34. I motsetning til dette, kan SCR kondisjonering forekomme uavhengig av valensen av US 49,50. Gitt at affektive valens USA ikke endre SCR, er elektroder condition en uspesifikk mål på gripe opphisselse. Vi mener derfor at SCR er mindre suited som atferdsregulerende tiltak i menneskets motvilje conditioning forskning.

Hvis vi spekulerer på å oversette disse funnene i klinisk praksis, flere problemer og mulige begrensninger er å bli vurdert. For det første kan det stilles spørsmål ved om en farmakologisk manipulasjon av noradrenerg betablokker er virkelig nødvendig å forstyrre prosessen med reconsolidation eller om en atferds prosedyre mål å forstyrre reconsolidation ville gi en lignende nøytraliserende effekt. Selv om en ett-sesjon behandling av en lav dose av propranolol er tydelig ikke-toksiske, er en helt atferds fremgangsmåte alltid å foretrekke fremfor en farmakologisk intervensjon. Det er faktisk en alternativ metode hvor utryddelse trening presenteres innenfor vinduet i reconsolidation 51. Flere studier mislyktes imidlertid å gjenskape disse originale funn av Schiller et al. 29,52-54 men se 55,56. I tillegg til disse motstridende resultater, enannen potensiell begrensning av utryddelse i reaktiveringsprosedyre vil være at i klinisk praksis frykten respons er generelt ikke slukket i en ett-sesjon eksponeringsbehandling. For eksempel, tradisjonelt tar imaginær eksponering for pasienter med PTSD ti økter før frykten avtar 57. Dermed selv å anerkjenne de åpenbare ulempene ved en enkel farmakologisk behandling i forhold til et helt atferds intervensjon, mener vi at den noradrenerg manipulering av minne reconsolidation synes å være mer gjennomførbart enn utdøing innen den reconsolidation vinduet.

Et annet problem gjelder de optimale forhold for å utløse minnet reconsolidation. Det er økende bevis for at mekanismene medierende atferds uttrykk for frykt er tydelig skilt fra mekanismer som medierer prosessen med reconsolidation 31,32,58-62. For eksempel, nyere dyrestudier avdekket differensial og disosierbart receptors i den basolaterale amygdala medier uttrykket, destabilisering og restabilization av tidligere betinget frykt minner 63,64. En atferds uttrykk for frykt minne er ikke bare skilt fra prosesser medier minne reaktivering (dvs. tilgang til en minnespor), synes det heller ikke å være uunnværlig for reconsolidation å skje 63. Som sådan, frykter uttrykk under minnereaktive er ikke informativ om minne spor går inn i en labil fase. Gitt at minnet destabilisering er en forutsetning for den noradrenerg betablokker for å forstyrre restabilization prosessen, er et viktig spørsmål hvordan vi kan antyde vellykket minne destabilisering i klinisk praksis. En rekke funn tyder på at en avgjørende faktor i å indusere reconsolidation og i demarcating reconsolidation fra enten minne henting eller konsolidering av en roman minne 40,65 er graden av prediksjonsfeil kalles mens memory gjenfinning 31,32. Men gitt at ingen objektivt kriterium er tilgjengelig for å bestemme den optimale graden av prediksjonsfeil i klinisk praksis, gjeldende laboratoriefunn kan ikke lett oversettes til behandlingsprotokoller.

En annen utfordring for å oversette den nevrovitenskap litteratur i klinisk praksis gjelder den økologiske validiteten av paradigmet. Bevisene for å forstyrre reconsolidation har i hovedsak vært vist i dyr og mennesker for relativt nye (en dag gamle) og enkle frykt minner (dvs. tone sjokk, bilde støt). Det er ikke selvinnlysende at forstyrre reconsolidation av eldre, sterkere og bredere minne nettverk, for eksempel hos pasienter med PTSD er så effektiv som den har vært vist i laboratoriet for cued frykt condition. Også med hensyn til den avhengige variabelen er det uklart hvorvidt observasjoner fra animalske og menneskelige laboratoriestudier generalisere til pasienter med angstlidelser. Frykten reproduserende effekter er så langt hovedsakelig demonstrert for atferds uttrykk for motvilje condition (dvs. frysing atferd hos gnagere eller defensiv skremme refleks hos mennesker), med kun ett unntak hvor vi viste at også de subjektive følelser av nød ble betydelig nøytralisert ved noradrenerg blokade av minne reconsolidation 37. Det kan stilles spørsmål ved om disse frykt reduserende effekter i laboratoriet er veiledende av de typiske opplevelser av frykt og unngåelsesatferd karakteristisk for pasienter med angstlidelser. Fremtidig forskning bør undersøke om dagens funn faktisk general til unngåelsesatferd, en av de sentrale symptomer på angstlidelser.

I sum, selv om den Pavlovian aversive conditioning prosedyre er et utmerket verktøy for å studere de grunnleggende mekanismene for frykt læring og hukommelse, vi kan ikke lett å oversette laboratoriefunn i klinisk praksis. Innsikt som vi have blitt anskaffe på optimal, grensen og nødvendige vilkår for minne reconsolidation bør bare betraktes som et utgangspunkt for utvikling av reconsolidation baserte behandlinger. På den annen side har den omfattende forskning på utryddelse trening resulterte i utryddelse baserte eksponerings intervensjoner, som fortsatt tilhører de mest effektive behandlinger for angstlidelser og andre relaterte lidelser. Gitt at noradrenerg blokade av minne reconsolidation skygger den angstdempende effekten av utryddelse læring, forstyrre reconsolidation poeng til en lovende ny intervensjon for å effektivt redusere overdreven og irrasjonell frykt.

Disclosures

Forfatterne har ikke noe å avsløre.

Acknowledgments

Dette arbeidet støttes av en VICI stipend (Merel Kindt) fra nederlandske organisasjonen for Scientific Research.

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

Atferd Fear minne reconsolidation noradrenerg β-blokker menneskelig frykt conditioning skremmepotensering translasjonell forskning.
Forstyrre Reconsolidation of Fear Minne i mennesker av en noradrenerg β-blokkering
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