Waiting
Login processing...

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

Behavior

Störa Återpackning av skräck minne hos människor genom en noradrenerga β-blockerare

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

Abstract

Den grundläggande designen som används i våra studier humana rädsla konditione på att störa återpackning ingår testning över olika faser över tre dagar i följd. På dag 1 - rädslan anskaffningsfasen fördelas friska deltagare utsätts för en serie av bildpresentationer. En bild stimulus (CS1 +) upprepade gånger paras med en aversiv elektrisk stimulus (US), vilket resulterade i förvärvet av en rädsla association, medan en annan bild stimulus (CS2-) aldrig följt av en amerikanska. Dag 2 - minnesreaktivefasen, deltagarna åter utsätts för betingat stimulus utan USA (CS1-), som vanligtvis utlöser en betingad rädsla svar. När minnesreaktive vi administrera en oral dos på 40 mg propranolol HCl, en β-adrenerg receptorantagonist som indirekt riktar proteinsyntes krävs för återpackning genom att hämma noradrenalin-stimulerade CREB fosforylering. På dag 3 - testfasen, participants åter utsätts för oarmerade betingade stimuli (CS1- och CS2-) för att mäta rädslan minskande effekt manipulation. Denna retentionstest följs av ett utdöende förfarandet och presentationen av situations triggers för att testa för returen av rädsla. Potentiering av ögat blinkskrämselreflex mäts som ett index för konditionerad rädsla svara. Deklarativ kunskap om rädslan föreningen mäts via online amerikanska förväntade betyg under varje CS presentation. I motsats till utrotning lärande, störa återpackning riktar den ursprungliga rädslan minnet därigenom förhindra återkomst av rädsla. Även om kliniska tillämpningar är fortfarande i sin linda, störa återpackning av rädsla minne verkar vara en lovande ny teknik med utsikten att envist dämpa uttrycket av rädsla minne hos patienter som lider av ångest och andra psykiska störningar.

Introduction

Våra hjärnor är programmerade att lära. Människan är välutrustade med förmågan att lära sig de potentiella faror i livet och kanske ännu viktigare att lära sig prediktorer för fara. Pavlovian aversiv conditioning är ett utmärkt verktyg för att studera associativ rädsla lär inte bara hos människor utan också inom ett brett spektrum av organismer 1,2. Detta förfarande innebär att presentera en ofarlig biologiskt neutralt betingad stimulus (CS, t.ex. en ton eller bild) med en farligt eller skadligt obetingat stimulus (US), vanligtvis en mild elektrisk stöt. Om CS blir en tillförlitlig prediktor för USA, kommer CS framkalla arttypisk betingade beteendemässiga reaktioner (t.ex., frysning hos råttor och potentierad skrämselreflex hos människor), som konceptualiseras som uttryck för rädsla (se 3 för kritiska kommentarer om denna terminologi). Inte bara aversiv konditione forskning lägga till en bättre förståelse av molekylära och celluläraprocesser av associativ rädsla inlärning och minne 4 men det ger också en grund för att förstå etiologin och förlopp ångestsyndrom 5. Även om det bär nämna att ångest inte nödvändigtvis resultatet av direkta konditione upplevelser såsom traumatiska händelser. De kan också vara resultatet av indirekta eller ställ rädsla erfarenheter av lärande 6. Men oavsett inlärningshistoria, associativa rädsla minne ligger i kärnan av ångestsyndrom. Den Pavlovsk beting paradigm har inte bara visat sin användbarhet för att förstå ursprunget till ångest, det är också en utmärkt translationell modell för att utveckla och avancera behandling för ångestsyndrom 5.

I laboratoriet de två mest omfattande studerade rutiner för att minska lärt rädsla är (1) utrotning och (2) störningar i återpackning. Även om utrotning utbildning - dvs upprepade oförstärkta återexponeringCS 7,8 - är ett effektivt ångestdämpande strategi, djur- och människo rädsla konditione studier visar tillförlitligt att rade rädslan svaret lätt kan återgå genom att åter exponering för unsignaled USs (dvs återanställning), en kontext förändring (dvs, förnyelse), eller tidens gång (dvs spontan återhämtning) 7,9,10. Konsensus har byggt denna utrotning lärande raderas inte den ursprungliga rädslan minnet utan återspeglar bildandet av en ny hämmande minne. Som en konsekvens kan rädslan minnet resurface vilket resulterar i en avkastning på rädsla även efter ursprungligen lyckad rädsla utrotning. De olika källorna till återfall är fortfarande en stor utmaning för klinisk praxis.

Ett alternativt tillvägagångssätt för att minska betingad rädsla svarar är mer nyligen (åter) upptäckt förfarande att störa minnesåterpackning med farmakologiska medel. Detta förfarande är mycket lovande eftersom det inte bara minskar conditioned rädsla svara men det verkar även att radera associativ rädsla minne, som så småningom skulle kunna lösa problemet med återfall.

Minnesåterpackning avser en två-fas process genom vilken tidigare konsoliderade minnen överföra till en transient destabiliserad tillstånd vid hämtning och kräver en tidsberoende restabilization kvarstå 14-18. Gene transkription, protein och RNA-syntes är nödvändiga för detta restabilization och erbjuder ett gyllene tillfälle för amnestiska agenter att påverka rädslan minnet. Amnesia för lärt rädsla har visats i djur med läkemedel (t.ex. anisomycin) riktar erforderlig proteinsyntesen 14,19,20 eller frisättningen av neurotransmittorer 21,22. Proteinsyntes kan också störas av noradrenerga betablockerare propranolol, som är tänkt att hämma noradrenalinstimulerade CREB fosforylering 23-25. Rädslan minska effekterna av propranolol har visats idjur och människor 26-32. I en serie diskriminerande studier rädsla konditione, konsekvent visade vi att propranolol (40 mg) administreras före eller efter minnesreaktive effektivt reducerade rade spritta rädslan respons och förhindrade återkomst rädsla hos friska deltagare.

Proof of Principle

Den grundläggande designen som används i våra studier humana rädsla konditione på att störa återpackning ingår testning över olika faser över tre dagar i följd åtskilda av minst 24 timmar för att (1) stöd (re) konsolidering av minnen och (2) låta drogen att tvätta ur före testning. På dag 1 - rädslan anskaffningsfasen fördelas friska deltagare utsätts för en serie av bildpresentationer. En bild stimulus (CS1 +) upprepade gånger paras med en aversiv elektrisk stimulus (US), vilket resulterade i förvärvet av en rädsla association, medan en annan bild stimulus (CS2-) aldrig följt av en amerikanska. Dag 2 - minnesreaktivefasen, åter exponering för oförstärkt betingad stimulus (CS1-) utlöser normalt en betingad rädsla svar. I denna fas, vi systemiskt administrera 40 mg propranolol HCl, en β-adrenerg receptorantagonist som indirekt riktar proteinsyntes krävs för återpackning 25. Mot bakgrund av de maximala plasmakoncentrationerna av propranolol 33, vi administrerade en oral dos av propranolol 90 min före reaktivering av rädslan minne i våra första experimenten. Men för en mer optimal test av återpackning, den amnestisk medlet ska administreras efter minnesreaktive. Därför, i våra senare experiment vi alltid administrerat propranolol efter minnesreaktive med mycket liknande resultat. På dag 3 - testfasen, är bibehållandet av rädsla minne testade 24 timmar efter interventionen (dvs. första testet rättegång dag 3), följt aven släcknings förfarande och situations triggers för att testa för returen av rädsla (dvs återanställning, förnyelse, spontan återhämtning, snabb återförvärv). För att bestämma huruvida effekten av propranolol kräver aktiv hämtning av rädslan minne, bör läkemedlet ges till en annan rädsla konditionerade grupp utan reaktivering av minnet (dvs, propranolol ingen reaktivetillstånd) 27,28. Vi använde potentiering av spritta reflex som en åtgärd för kondition rädsla svara och online amerikanska förväntad betyg som ett index för beredskaps lärande. Den förstärkning av den skrämselreflexen är tänkt som en specifik och pålitlig index av rädsla 34, subserved av amygdala 35. Den vanligaste spritta-framkallande stimulans är "spritta sond", ett högt ljud som presenteras via hörlurar under en retning eller i intervallet mellan två stimulans presentationer (dvs intertrial intervall)

I en serie av 10 på varandra följande experiment oberoende urval 27-32,37-39 vi konsekvent replik vår ursprungliga slutsats där störa återpackning av rädsla minne genom en beta-adrenerga blockerare propranolol HCl reducerade effektivt rade spritta reflex och förhindrade återkomst rädsla 27 . Observationerna att exponering för primära förstärkare (dvs, återinsättande), en förändring i sitt sammanhang (dvs, förnyelse) eller enkelt tidens gång (dvs spontan återhämtning) inte ledde till återuppstår kondition rädsla svarar som observeras i allmänhet efter utrotning utbildning, stödja överlägsenhet störa återpackning över utrotning lärande. Förutom dessahämtning tekniker, gjorde återförvärv lärande inte några besparingar i tidigare lärt rädsla svar. Sammanfattningsvis tyder dessa fynd att störa återpackning av associativa rädsla minne genom propranolol reduceras effektivt emotionella uttryck för rädsla minne.

Dessutom testade vi flera gränsen och nödvändiga villkor för att störa återpackning: (1) Minnesreaktive session verkar förfarande liknar utrotning utbildning (dvs, oarmerad exponering), men det bör innebära mindre oarmerade prövningar än utrotning utbildning eftersom noradrenerga betablockerare (dvs. , propranolol) kan också störa bildandet av utrotning minnet istället för att rikta den ursprungliga rädslan minnet 40,41; (2) Minne hämtning är inte tillräckligt för minnesåterpackning 18,31,42,43. Propranolol bara minskat rade rädslan svara när det var något att lära under hämtning sessjon 31,32. En diskrepans mellan vad som redan har lärt sig och vad man kan lära på en viss hämtning session (dvs predikteringsfelet) verkar vara nödvändig för att inducera återpackning av associativa rädsla minne 32. Resultaten tyder på att förekomsten av en förutsägelse fel är en nödvändig förutsättning för återpackning och ge ett användbart instrument för att utveckla och optimera återpackning baserade behandlingar för patienter som lider av ångest.

Protocol

Etik uttalande: Vår läkare-godkända protokoll uppfyller kraven i den etiska kommittén vid institutionen för psykologi vid universitetet i Amsterdam för att testa mänskliga deltagare.

1. Montering av rädslan förstärkte spritta och elstötar Elektroder

  1. Se till den experimentella inställning består av ett ljud försvagat deltagarnas rum och en separerad försöksrummet.
  2. Använd två datorer med fyra skärmar för registrering och övervakning av fysiologiska reaktioner samt för att presentera experimentella manus till deltagarna.
  3. Fäst dubbelhäftande lim kragar till EMG elektroder.
  4. Rengör deltagarens huden under höger eller vänster öga och på pannan med hjälp av en spritsudd. Instruera deltagarna att hålla ögonen stängda för att undvika eventuella ögonirritation.
  5. Fyll centrum av EMG elektroder med starkt ledande elektrolyt GEl med användning av en spruta. Försök inte att fylla elektrod genom att tillämpa små mängder gel successivt eftersom detta ökar risken för luftbubblor i gelén, som kan påverka inspelningarna negativt.
  6. Fäst en av EMG elektroder under den nedre ögonlocket på höger eller vänster öga i linje med eleven framåt blick. Fäst andra ett ca 1 - 2 cm lateralt till den första efter krökningen hos den nedre ögonlocket. Bifoga en jordreferens på pannan ca 1 cm nedanför hårfästet. Optimal placering av elektroderna i förhållande till muskeln kan kräva separata justeringar.
  7. Applicera en droppe av ledande gel på chockelektroderna och fäst dem på vänster övre handled med hjälp av nylon kardborrband. Se till att bandet är inte på för hårt.
  8. Justera intensiteten av 2-ms elektrisk stöt för varje deltagare individuellt. Informera deltagarna om att chocken skulle vara "obehagligt men inte smärtsamt".
  9. Manuellly utlösa chocker. Börja med en intensitet av 1 mA och fortsätta utlösande enstaka chocker - gradvis öka intensiteten i 2 eller 3 steg mA - tills deltagaren anger att chocken är "obehagligt men inte smärtsamt".
  10. Skriv ner det sista chocknivån och bibehålla denna nivå under resten av experimentet.

2. Rädsla Acquisition - Dag 1

Varaktighet ca 45 min.

  1. Instruera deltagarna om leverans av chocker och eventuell behandling med propranolol HCl. Ytterligare informera dem om att propranolol HCl används för att behandla högt blodtryck. Skaffa skriftligt informerat samtycke.
  2. Skärm deltagarna om deras hälsa och eventuella villkor som skulle kontra indikerar tar en engångsdos av 40 mg propranolol HCl: graviditet, epilepsi, andningsbesvär, hjärt- och kärlsjukdomar, hjärt- och kärlsjukdomar i första linjens släktingar, diabetes, lever- eller njursjukdom, nuvarande användningen av ett antidepressivt läkemedel, eller psykos.
  3. Skaffa blodtryck och mätningar puls använder en elektronisk blodtrycksmätare. Be deltagarna att ta bort sin arm ur ärmarna och sätta den uppblåsbara manschetten ordentligt på överarmen. Instruera deltagarna att slappna av och sitta med sin arm något böjd på samma nivå som deras hjärta och vilar bekvämt på ett bord eller annan plan yta. BP bör vara över 90/60 mmHg och hjärtfrekvens över 60 BPM för att ingå i försöket.
  4. Administrera staten-Trait Anxiety Inventory 44 och Ångest Sensitivity Index 45 när en deltagare är medicinskt rensas. Också administrera Spider Phobic Questionnaire 46 vid användning av bilder av spindlar som de rade stimuli.
  5. Placera deltagarna framför en datorskärm och bifoga EMG och stötelektroder (se avsnitt 1 "Attachment av Fear förstärkas spritta end Shock Elektroder ").
  6. Använd två olika inlärningsförfaranden - se steg 2.6.1 och 2.6.2. Informera deltagarna om de två olika bilder de kommer att se på datorskärmen. Instruera dem att övervaka förhållandet mellan bilderna de ser och när en stöt emot.
    1. Icke Asymptotic lärande: Informera deltagarna om att en av bilderna kommer att följas av den elektriska stötar i de flesta fall, medan den andra kommer aldrig att följas av chocken.
    2. Asymptotisk Learning: Informera deltagarna vilken av de två bilderna kommer alltid att följas av elstötar och vilken bild aldrig kommer att följas av chocken (dvs, instruerade rädsla lärande).
  7. Informera deltagarna om de höga ljud som de kommer att få höra i hörlurarna. Beställ dem att inte bry sig ljud.
  8. Instruera deltagarna att rapportera förväntade av en elektrisk stöt during presentationen av alla bilder genom att förskjuta en markör på kontinuerliga skattningsskalor med hjälp av en mus och för att trycka på vänster musknapp inom 5 sekunder efter stimulans debut i syfte att bekräfta deras förväntade. Säker skalor består av 11-punkter märkta från "verkligen ingen elektrisk stöt" genom "osäker" till "verkligen en elektrisk stöt". Presentera vågen kontinuerligt längst ned på datorskärmen för att stödja deltagarna att fokusera sin uppmärksamhet på bilderna. När bilderna försvinner markören bör automatiskt tillbaka till "osäkra" läget.
  9. Rikta deltagarna att hålla ögonen på skärmen och sitta så stilla som möjligt med båda armarna placerade i en avslappnad position med handlederna upp på bordet framför dem. Sätt på dig hörlurarna. Dämpa belysningen och stänga dörren. Starta experimentet från det andra rummet.
  10. Under rädsla förvärv en av de två bilderna samar slutar med stegetchock: CS1, medan den andra är aldrig följt av chock: CS2. Utnyttja rädsla relevanta stimuli för att stärka rädslan föreningen under förvärvet. Till exempel bilder av spindlar: IAP nummer 1200-1201.
  11. Presentera både CS1 och CS2 för 8 sek. Höga ljud eller skrämma sonder - 40 ms och 104 dB - presenteras 7 sek efter CS debut; och för CS1, som följs av 2-ms elchock 500 ms senare.
  12. Starta själva rädslan lära genom att presentera tio baslinjen skrämma sonder att minska initiala spritta reaktivitet:
    1. Icke Asymptotic Learning: Presentera totalt 8 CS1 prövningar på en förstärkningsschema 75%: 6 CS1 prövningar är förstärkta med en chock - den första och den femte studien är oarmerad. Ytterligare nuvarande 8 CS2 prövningar samt 8 NA prövningar under mellan trial-intervaller.
    2. Asymptotisk Learning: Presentera totalt 3 CS1 prövningar på en förstärkning schema 100%: alla CS1 prövningar är reinforced av en chock. Ytterligare nuvarande 3 CS2 prövningar samt 3 brus enbart skrämma sonder (NA) under de inbördes trial-intervaller.
  13. Motvikt tilldelningen av bilderna som CS1 och CS2 över deltagare. Slumpa ordningen på rättegången typ inom block av CS1 - CS2 - NA så att ingen trial-typ upprepar mer än två gånger. Variera det inbördes trial-intervaller - under vilken deltagarna visa en svart skärm - mellan 15 sek 20 sek och 25 sek med ett medelvärde på 20 sek.
  14. Efter slutförandet av experimentet lösgöra elektroderna och låta deltagarna rensa bort gelén.
  15. Instruera deltagarna att bedöma trivseln i chock på 11-punktsskattningsskalor som sträcker sig från minus 5 (dvs obehaglig) till 5 (dvs, trevlig).
  16. Uttryckligen instruera deltagarna att komma ihåg vad de hade lärt sig under rädsla förvärv för att öka retention av CS-amerikanska beredskaps följande dagar samtatt hindra dem från att felaktigt väntar en annan beredskapssystemet under efterföljande testning. Dessutom för att underlätta salivproverna nästa dag, instruera deltagarna att avstå från träning koffein och alkohol under 12 timmar och för att undvika mat och andra än vatten samt rökning och tandborstning under 2 tim drycker före nästa session .
  17. Rengör elektrod noga med vatten efter användning: bli av all gel utan att repa någon del av AgCl lagret. Efter rengöringen inte torka bort vattnet, men använder en annan uppsättning elektroder på nästa deltagare och låta den andra uppsättningen för att torka över tiden.

3. Minnesreaktive - Dag 2

Varaktighet ca 105 min.

  1. Slumpmässigt tilldela deltagarna antingen propranolol HCl eller placebo piller skick med begränsningen att förhållandena matchas på Stai poäng så nära som möjligt med tanke på att drag anxiety bestämmer rädsla minskande effekterna av att störa återpackning 47. Matcha deltagarna på SPQ poäng samt vid användning av bilder av spindlar som de rade stimuli.
  2. Skaffa blodtryck och mätningar puls samt spottprov: instruera deltagarna bara placera pinnen i munnen i ca 3 min. Håll Salivettes vid minus 25 ° C efter avlägsnande.
  3. För propranolol no-reaktive villkor gå till steg 4.8.1.
  4. Placera deltagarna framför datorskärmen och fäst EMG och stötelektroder (se avsnitt 1 "Attachment av Fear potentieras spritta och Shock Elektroder"). Rapport till deltagarna att intensiteten av chock kommer att förbli densamma.
  5. Informera deltagarna om att samma två bilderna kommer att presenteras på datorskärmen och be dem att komma ihåg vad de hade lärt sig föregående dag - en av bilderna kommer agai följas av elektriska stötar i antingen mest (dvs icke-asymptotisk lärande) eller alla (dvs asymptotisk lärande) fall medan den andra aldrig kommer att följas av chocken. Instruera deltagarna att rapportera förväntade av en elektrisk stöt under presentationen av alla bilder. Sätt på dig hörlurarna och dämpa belysningen. Stäng dörren och starta experimentet från det andra rummet.
  6. Börja minnesreaktive genom att presentera tio baslinjen skrämma sonder att minska initiala spritta reaktivitet. Nästa presentera en enda oarmerad CS1 rättegång följt av en enda NA rättegång.
  7. Lossa deltagarna från försöksuppställningen och låt dem torka bort gelen. Seat dem bakom den andra tabellen.
  8. Administrera "dubbelblind" en oral dos av placebo piller eller 40 mg propranolol HCl. Piller ska förblindas av ett apotek eller kollega oberoende av studien. Vidare en läkare på samtal med kunskap i protokollet is anses nödvändigt efter läkemedelsadministrering.
    1. Administrera "single-blind" en oral dos på 40 mg propranolol HCl för propranolol ingen reaktive tillstånd.
  9. Sätt i en viloperiod av ca 90 min. Erbjud deltagarnas tidningar att läsa. Rengör elektroderna i tiden.
  10. Igen få BP och mätningar puls samt spottprov.

4. Testa - Dag 3

Varaktighet ca 45 min.

  1. Skaffa BP och mätningar hjärtfrekvens.
  2. Placera deltagarna framför datorskärmen och fäst EMG och stötelektroder. Återigen rapportera till deltagarna att intensiteten av chock kommer att förbli densamma.
  3. Instruera deltagarna att samma två bilderna kommer att presenteras på datorskärmen. Återigen instruera deltagarna att rapportera förväntade av en elektrisk stöt under presentationen av all bilds. Sätt på dig hörlurarna och dämpa belysningen. Stäng dörren och starta experimentet från det andra rummet.
  4. Starta experimentet genom att presentera tio baslinjen skrämma sonder. Under utrotning presentera ca 12 oarmerade CS1 och CS2 prövningar samt 12 NA prövningar. Efter utrotning deltagarna får tre unsignaled USs: återanställning. Återigen presenterar deltagarna med cirka 4 oarmerade CS1 och CS2 prövningar samt 4 NA prövningar efter unsignaled USs: återanställning testning.
  5. Lossa elektrod och låta deltagarna rensa bort gelen. Betala deltagarna en liten summa för deras deltagande i försöket. Rengör elektrod noga med vatten.

Representative Results

Manipulation Kontroll propranolol: I motsats till piller placebo, både systoliskt och diastoliskt BP samt saliv alfa amylas bör minska 90 min efter propranolol intaget under minnesreaktive, vilket tyder på att läkemedlet manipulation utövade sin avsedda fysiologisk effekt. BP och saliv alfa amylas bör igen återgå till startvärdet vid testet på dag 3.

Amerikanska förväntad betyg: Med det nuvarande protokollet du kanske inte förvänta sig några effekter av propranolol behandling på amerikanska förväntade betyg. Oberoende av farmakologisk behandling bör differential amerikanska förväntade betyg öka under rädsla förvärv och minska under utrotning inlärning 48 timmar senare. Dessutom presentationen av unsignaled USs förväntas resultera i en avkastning på den förväntade differentiella betyg (Figur 1A-C).

(dvs intakt förväntade CS1-US) är nödvändigt 31 men inte tillräckligt. Sysslar på idén att funktionen av återpackning är att uppdatera minnet spår till en ständigt föränderlig miljö, bör minnesreaktive också innebära en förutsägelse fel (PE: en obalans mellan vad som förväntas och vad som faktiskt händer). Med tanke på att de amerikanska förväntade betyg förblir opåverkade av propranolol manipulation, förändringar i hot förväntningar från förvärvet testa (PE) kan fungera som ett oberoende indikator på minnes destabilisering (se 32 för mer information). Men bara när minnet reaktive följer asymptotisk lärande, dessa förändringar i hot förväntan may observeras. Vid partiellt förstärkt icke-asymptotisk lärande, är inte nödvändigt för minnes destabilisering en förskjutning i hot förväntad. Därav en hämtning rättegång kan också utlösa återpackning utan en förändring i förväntade efter icke-asymptotisk lärande.

Skrämma rädsla svarar: Lyckad rädsla förvärv dag 1 visas genom en ökning av differentialskrämsel rädsla svara (dvs, CS1 vs CS2) från den första till den sista rättegången mot förvärvet (Figur 1D-F). Högre spritta rädsla svara på den stimulans som tidigare kopplades med chocken (CS1) jämfört med buller ensam under minnesreaktive på dag 2 anger vidare att rädslan minnet är väl konsoliderad.

Under testfasen på dag 3 kan du förvänta dig intakt spritta rädsla svara i placebogruppen: skrämma svara på CS1 bör vara h igher jämfört med CS2 vid början av testet. Extinction utbildning minskar därefter differential spritta svara (dvs, CS1 vs. CS2). Dessutom presentationen av unsignaled USs bör resultera i en återgång av rädsla att svara på CS1 jämfört med CS2 (fig 1D).

I motsats till piller placebo, är administrationen av propranolol HCl förväntas resultera i en eliminering av differential spritta rädslan svara (dvs, CS1 vs CS2) i början av testfasen på dag 3. du kan dessutom räkna med att unsignaled USs kommer inte att återställa den spritta rädslan svara (Figur 1E).

Observera att propranolol bör inte ha någon rädsla minskande effekter när p-piller administreras utan minne reaktive på dag 2 (figur 1F).

re 1 "src =" / filer / ftp_upload / 52151 / 52151fig1highres.jpg "width =" 700px "/>
Figur 1. Förväntad amerikanska betyg till CS1 och CS2 försök och skrämma rädsla svar på CS1, CS2 och buller ensam (NA) försök under förvärv, minnesreaktive, utplåning och test för placebo (A, D), propranolol (B, E), och propranolol no-reaktive (C, F) grupper R-CS1 -.. avser en oförstärkt reaktive rättegång Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Discussion

I en serie studier vi konsekvent visa att, oavsett kön, 40 mg av den noradrenerga betablockerare propranolol antingen administreras före eller efter minnesreaktive effektivt neutraliserade rade rädslan svara (dvs, defensiv reaktion på plötsliga). Ingen av de fyra mekanismer för återfall - återställnings, förnyelse, spontan återhämtning och snabb återförvärv - observerades efter att störa återpackning med propranolol 27-32,37-39. Det är anmärkningsvärt att rädslan neutraliserande effekter endast observerades för defensiv reaktion på plötsliga, men varken för förväntade hotklassificering heller för huden konduktans. Uppgifterna för elektrodermal konditione redovisas inte här som de generella mönster för SCR inte väsentligt avvika från den förväntade betyg. I människans rädsla konditione forskning, flera index av kondition svara (t.ex. US-förväntad, SCR, spritta response, elev dilatation, neural aktivitet) erhålls vanligen på grund av korsvalidering 48. Det finns dock numera övertygande bevis för att dessa olika svarsnivåer inte nödvändigtvis agerar i samförstånd och kan även ta avstånd från varandra 3,27-32,34,37,49. Observera att spritta svar är en automatisk defensiv reflex, som potentieras som svar på en CS som är associerad med en amerikansk av negativ valens och kan i allmänhet inte observeras med USs av neutral eller positiv valens 49,50 (t.ex. vibrotaktila stimulering eller reaktionstid uppgift). Därför är potentiering av den defensiva spritta reflex en pålitlig och specifik index för aversiv konditione 34. I motsats härtill kan SCR konditionering uppträder oberoende av valensen av US 49,50. Med tanke på att affektiva valens av USA inte ändrar SCR är elektrodermal konditione en icke-specifik åtgärd av föregripande upphetsning. Vi tror därför att SCR är mindre suited som beteende åtgärd människans aversiv konditioneforskning.

Om vi ​​spekulera i att översätta dessa resultat i klinisk praxis, flera frågor och potentiella begränsningar är att betrakta. Först kan det ifrågasättas om en farmakologisk manipulation av noradrenerga betablockerare verkligen är nödvändigt att störa processen med återpackning eller om en beteende förfarande som syftar till att störa återpackning skulle ge en liknande neutraliserande effekt. Även om en en-sessionsbehandling av en låg dos av propranolol är klart giftfritt, är en helt beteende förfarande alltid att föredra över en farmakologisk intervention. Det är verkligen en alternativ metod där utrotning utbildning presenteras inom fönstret för återpackning 51. Flera studier misslyckats dock att replikera dessa ursprungliga slutsatser från Schiller et al. 29,52-54 men se 55,56. Utöver dessa motstridiga resultat, enandra potentiella begränsning av utrotning inom reaktive förfarande skulle vara att i klinisk praxis är rädslan svar allmänhet inte släckt i en en-sessionsexponeringsbehandling. Till exempel, imaginär exponering för patienter med PTSD tar traditionellt tio sessioner innan rädslan avtar 57. Även erkänna de uppenbara nackdelar med en enkel farmakologisk behandling i jämförelse med ett helt beteende ingripande, anser vi att den noradrenerga manipulation av minnesåterpackning verkar vara mer genomförbart än utrotning inom återpackning fönstret.

En andra fråga gäller de optimala förutsättningar för att utlösa minnesåterpackning. Det finns växande bevis för att de mekanismer som förmedlar beteende uttryck för rädsla är tydligt skiljas från de mekanismer som förmedlar processen återpackning 31,32,58-62. Till exempel, nya djurstudier avslöjade differential och dissocierbar receptors i basolaterala amygdala medierar uttrycket, destabilisering och restabilization tidigare rade rädsla minnen 63,64. En beteende uttryck för rädsla minne inte bara skiljas från processer som förmedlar minnesreaktive (dvs tillgång till ett minnesspår), verkar det inte heller vara oumbärlig för återpackning inträffa 63. Som sådan, fruktar uttryck under minnesreaktive inte informativ om huruvida minnesspår går in i en labil fas. Med tanke på att minnet destabilisering är en förutsättning för den noradrenerga betablockerare för att störa restabilization processen, är en viktig fråga hur vi kan sluta framgångsrika minnes destabilisering i klinisk praxis. En mängd fynd tyder på att en avgörande faktor för att inducera återpackning och avgränsa återpackning från antingen minnes hämtning eller konsolideringen av en ny minnes 40,65 är graden av predikteringsfelet inducerad under memory hämtning 31,32. Men med tanke på att ingen objektivt kriterium är tillgänglig för att bestämma den optimala graden av prediktionsfelet i klinisk praxis, de nuvarande laboratoriefynd kan inte enkelt översättas till behandlingsprotokoll.

En annan utmaning för att översätta neurovetenskap litteraturen i klinisk praxis gäller ekologiska giltighet paradigm. Bevisen för att störa återpackning har främst visats i djur och människor för relativt nya (en dag gamla) och enkla rädsla minnen (dvs tonen chock; bild chock). Det är inte självklart att störa återpackning av äldre, starkare och bredare minnesnätverk såsom hos patienter med PTSD är lika effektivt som det har visat sig i laboratoriet för cued rädsla konditione. Även med avseende på den beroende variabeln är det fortfarande oklart om de iakttagelser från djur och människor laboratoriestudier generalisera till patienter med ångestsyndrom. Rädslan reducerar effekter hittills främst visats för beteende uttryck av aversiv konditioneringen (dvs, frysning beteende hos gnagare eller defensiv skrämselreflex hos människa), med ett enda undantag, där vi visat att även subjektiva känslor av ångest signifikant neutraliseras genom noradrenerga blockad av minnesåterpackning 37. Det kan ifrågasättas om dessa rädsla minskande effekter i laboratoriet är vägledande för de typiska upplevelser av rädsla och undvikande beteende karakteristisk för patienter med ångestsyndrom. Framtida forskning bör undersöka om de nuvarande fynd faktiskt generalisera till undvikande beteenden, en av de centrala symtomen på ångest.

Sammanfattningsvis fastän Pavlovian aversiv konditioneförfarande är ett utmärkt verktyg för att studera de grundläggande mekanismerna för rädsla inlärning och minne, vi kan inte enkelt översätta laboratorieresultaten i klinisk praxis. De insikter som vi have varit att förvärva den optimala, gränsen och nödvändiga villkor för minnesåterpackning bör endast ses som en utgångspunkt för utvecklingen av återpackning baserade behandlingar. Å andra sidan har den omfattande forskning om utrotning utbildning ledde utrotning baserade exponerings interventioner, som fortfarande tillhör de mest effektiva behandlingarna för ångestsyndrom och andra relaterade sjukdomar. Med tanke på att noradrenerga blockaden av minnesåterpackning överskuggar den ångestdämpande effekten av utrotning lärande, störa återpackning pekar på en lovande ny ingripande för att effektivt minska överdrivna och irrationella rädslor.

Disclosures

Författarna har ingenting att lämna ut.

Acknowledgments

Detta arbete stöds av en VICI bidrag (Merel Kindt) från Nederländerna organisationen för vetenskaplig 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

Beteende Rädsla minne återpackning noradrenerga β-blockerare mänsklig rädsla konditione spritta potentiering translationell forskning.
Störa Återpackning av skräck minne hos människor genom en noradrenerga β-blockerare
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