Detta protokoll visar hur man kan mäta ångestpotential i början av Sternberg Working Memory-paradigmet.
Syftet med detta protokoll är att förklara hur man undersöker förhållandet mellan arbetsminneprocesser och ångest genom att kombinera Sternberg Working Memory (WM) och hotet om chockparadigm. I Sternberg WM-paradigm krävs ämnen för att upprätthålla en serie bokstäver i WM för ett kort intervall och svara genom att identifiera om positionen för ett visst brev i serien matchar en numerisk prompten. I hotet om chockparadigm utsätts ämnen för växlande block där de antingen riskerar att få oförutsägbara presentationer av en mild elektrisk chock eller är säkra från chocken. Ångest probes genom säkerheten och hotblocken med hjälp av akustisk startreflex som potentieras under hot (Angst-Potentiated Startle (APS)). Genom att utföra Sternberg WM-paradigmet under hotet om chock och sondera det svaga svaret under antingen WM-underhållsintervallet eller intertrialintervallet, är det möjligt att dEtermin effekten av WM underhåll på APS.
I enlighet med Attention Control Theory (ACT) påverkar ångestet kognitiv bearbetning genom att konkurrera om tillgång till begränsade arbetsminne (WM) -resurser 1 . Däremot behandlar ACT inte den inversa av detta förhållande ( dvs effekten av kognitiv behandling på ångest). Genom att manipulera ångest under kognitiva uppgifter med risken för chockparadigm, är det möjligt att bedöma både effekten av ångest på kognition och effekten av kognition på ångest 2 , 3 , 4 , 5 . Syftet med detta protokoll är att visa hur man administrerar Sternberg WM-paradigmet under hot om chockparadigm för att undersöka tvärriktningsförhållandet mellan ångest och WM-underhåll.
Risken för chockparadigm används ofta i laboratoriet för att manipulera statlig ångestF "> 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 och kan implementeras hos friska försökspersoner 2 , 3 , 4 , 5 och patienter 12 , 13 , 14 , 15 (se Bradford et al., 16 för ett exempel). Paradigmet består av alternerande block av hot och säkerhet 17. Ämnen riskerar att få oförutsägbara elektriska stimulanser under hotblocken, men inte under de säkra blocken. Ämnenas ångest kan periodiskt undersökas med hjälp av akustisk startreflex 18 , 19 . Vanligtvis shOw större sprängaktioner under hotblocken jämfört med de säkra blocken, och denna ångest-potentiella startle (APS) kan användas som ett perifert förändringsindex i den pågående ångest under testet 17 , 18 . Potentierad skymning i hotet om chockparadigm erkänns av National Institute of Mental Health (NIMH) som ett fysiologiskt index av ångest i sin forskningsdomänkriteriummatris 20 . Det är emellertid också möjligt att söka en persons ångest genom att använda en självrapporterad Likert-typskala. Eftersom hotet om chock är ett passivt paradigm kan andra kognitiva uppgifter utföras samtidigt 21 . Genom att kombinera hotet med chock med Sternberg WM-uppgiften är det möjligt att sänka ångest under WM-underhåll 3 .
Under Sternberg WM-paradigmet krävs ämnen för att koda en serie bokstäver i WM och svara aFter ett kort intervall 3 , 22 . Till skillnad från mer komplexa WM-uppgifter ( t.ex. N-back-uppgiften) 4 , 5 , 23 , kräver Sternberg-uppgiften inte manipulering av information i WM 3 , 22 . Dessutom kodar, underhåller och respekterar ämnen på olika intervaller. Tillsammans gör dessa funktioner det möjligt att skilja WM-underhåll från andra, mer komplexa kognitiva processer 24 . Genom att undersöka APS under WM-underhållsintervallet är det möjligt att bestämma effekten av WM-underhåll vid ångest. På samma sätt, genom att jämföra WM-noggrannhet och reaktionstid (RT) mellan hotet och säkra block, är det möjligt att bestämma effekten av ångest vid WM-underhåll. Detta protokoll kommer att beskriva de procedurella steg som krävs för att genomföra Sternberg WM-paradigmet dEtt hot mot chock, liksom de analytiska stegen som är nödvändiga för att bedöma APS, noggrannhet och reaktionstid under uppgiften.
Detta dokument visar hur man administrerar Sternberg WM-uppgiften under hot om chock. Genom att använda detta protokoll var det möjligt att visa att WM-underhåll är tillräckligt för att minska ångest, mätt genom förstärkning av akustisk startreflex 3 . Dessa resultat tyder på att förhållandet mellan kognition och ångest är dubbelriktad 3 – 5 och att modeller av ångest (t ex attentional control theory) 1 måste förklara effekten av kognition på ångest utöver effekten av ångest på kognition. Även om det nuvarande protokollet beskriver integrationen av Sternberg WM-uppgiften och hotet om chockparadigm kan det också fungera som ram för att studera förhållandet mellan kognition och ångest i allmänhet 21 .
Genom att omformulera befintliga kognitiva uppgifter som ska ske under alternativetG perioder av säkerhet och hot, är det möjligt att studera effekten av ångest på specifika kognitiva processer, som WM och uppehållande uppmärksamhet 2 , 31 , 32 . I tidigare arbete integrerades N-back-arbetsminnesuppgiften med hotet om chockparadigm, vilket visar att ångest stör WM vid en låg belastning men inte en hög belastning 4 , 5 . Dessa resultat tyder på att ångest stör WM, men också att friska individer kan övervinna ångest när arbetsbehoven är höga. Hållbar uppmärksamhet till svaruppgift (SART) integrerades också med hotet om chockparadigm; Patienter var tvungna att hämma sina svar på sällsynta målstimuli. Detta visade att risken för chock ökar noggrannheten vid NoGo-försök under uppgiften 31 , 32 . Tillsammans medN-backstudierna, dessa resultat tyder på att ångest kan både försämra och underlätta prestanda, och att effektens riktning beror på de specifika kognitiva processer som förknippas med uppgiften.
På samma sätt kan man, genom att lägga till exakt tidsbegränsade startprober till en befintlig kognitiv uppgift som har anpassats till hotet om chockparadigm, är det möjligt att studera effekten av specifika kognitiva uppgifter på ångest. Förhållandet mellan WM-belastningen och ångestet observerades initialt under N-back WM-uppgifterna, där ökningen av antalet underhållna objekt reducerade APS 4 , 5 . Men eftersom denna uppgift kräver både underhåll och manipulation var det svårt att bestämma vilka WM-komponenter som var nödvändiga för den observerade minskningen av ångest 23 , 33 . Genom att följa upp dessa studier med det enklare Sternberg WM-paradigmet var det möjligt att shOw att central verkställande behandling inte var nödvändig för ångestminskning 3 .
Denna teknik kan användas för att studera både effekten av ångest på kognition, liksom effekten av kognition på ångest. Följaktligen är det viktigt att manipulera både ångest och kognitiv belastning i detta paradigm och att vidta tillförlitliga åtgärder av var och en. När man tillämpar denna metod för att skapa nya kognitiva paradigmer är det viktigt att säkerställa att det kognitiva paradigmet har skilda svårighetsgrader baserat på prestanda. Om pilotprovning inte visar skillnader i prestanda över försöksförhållandena, kolla på tak / golveffekter och justera problemets svårighet i enlighet med detta. På samma sätt är det viktigt att utforma hotet om chockmanipulation så att det är möjligt att observera APS under förhållanden med låg kognitiv belastning. Om pilotprovning inte visar skillnader i startled under förhållanden med låg kognitiv belastning, försök kontrollera signalenTill-brus-förhållandet i EMG-kanalen.
Det finns tre kritiska steg för att säkerställa effektiviteten av detta protokoll. För det första är det viktigt att säkerställa att ämnet förstår den kognitiva uppgiften som genomförs. Om det behövs ska du utforma en övningsversion av uppgiften för att säkerställa att ämnena förstår instruktionerna. För det andra är det viktigt att säkerställa att den använda elektriska stimulansen har en tillräcklig intensitet för att inducera ångest i ämnet. Vid behov, kalibrera intensiteten för den elektriska stimulansen efter varje körning. För det tredje är det viktigt att säkerställa att EMG-kanalens signal-brusförhållande är tillräckligt för att återställa det akustiska startsvaret. Om kanalen är bullrig eller impedansen är för hög, rengör huden noggrant under ögat och använd EMG-elektroderna igen.
Även om det finns ett antal styrkor till detta paradigm finns det också begränsningar som bör åtgärdas. Till exempel användningen av avErsättande elektrisk chock kan ge upphov till bekymmer hos vissa IRB, särskilt när det gäller sårbara populationer. Det bör noteras att det finns alternativa metoder för att åstadkomma ångest förutom att använda elektrisk chock. Dessa inkluderar andningshöjda nivåer av CO 2 (7,5%) under längre perioder (8-20 min) 34 , med hjälp av hotet av en aversiv termisk stimulans 35 , som presenterar negativt validerade bilder 36 etc. Det bör dock noteras att elektriska stimuli Är säkra (när de används ordentligt), ofta använda och effektiva. Även om det här protokollet rekommenderar en standardiseringsmetod för att analysera potentierad startle, kan råa poäng vara mer tillförlitliga i vissa fall 9 , 10 . Om standardiserade poäng används, rekommenderas även att undersöka de råa poängen.
Styrkan i detta protokoll är att det gör det möjligt för forskaren att flexibeltManipulera tillståndsangst inom ämnet i en enda session och att testa förhållandet mellan ångest och specifika kognitiva processer. Det finns tre potentiella framtida tillämpningar av detta protokoll. För det första är det viktigt att förstå hur kognitiva och emotionella system interagerar på nivån av neurala processer. Framtida studier bör undersöka förhållandet mellan ångest och WM underhållsrelaterad neural aktivitet, med hjälp av detta paradigm under inspelning av BOLD-aktivitet. För det andra är det viktigt att generalisera dessa fynd till andra kognitiva processer, såsom uppehållande uppmärksamhet och belöning av bearbetning. Framtida studier som använder detta protokoll bör manipulera dessa processer under perioder av hot och säkerhet. För det tredje är det viktigt att förstå sambandet mellan kognition och ångest, både hos friska individer och hos patientpopulationer. Framtida studier som använder detta protokoll bör omfatta individer från dessa speciella populationer.
Sammanfattningsvis, dettaArbetet presenterar ett protokoll för att studera förhållandet mellan WM-belastning och inducerad ångest. Studier som använder detta paradigm har visat att WM-underhåll är tillräckligt för att minska ångest, men att ångest inte stör WM-belastningen själv. Även om resultaten som presenteras här är specifika för Sternberg WM-paradigmet, kan detta protokoll anpassas för att studera dubbelriktat samband mellan kognition och ångest i allmänhet.
The authors have nothing to disclose.
Finansiellt stöd för denna studie gavs av Intramural Research Programmet av National Institute of Mental Health, ZIAMH002798 (ClinicalTrial.gov Identifier: NCT00026559: Protokoll ID 01-M-0185).
Biopac System | |||
System | Biopac Systems Inc. | MP150 | 1, Psychophysiology monitoring hardware |
TTL integration | Biopac Systems Inc. | STP100C | 1 |
EDA | Biopac Systems Inc. | EDA100C | 1 |
ECG | Biopac Systems Inc. | ECG100C | 1 |
EMG | Biopac Systems Inc. | EMG100C | 1 |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Other Equipment | |||
Breakout box | See Alternatives | Custom | 1 |
Grass Signal Generator | Grass Instruments | SD9 | 1 |
Shock device | Digitimer North America, LLC | DS7A | 1 |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Alternatives | |||
Alternative to Breakout box | Cortech Solutions | SD-MS-TCPBNC | 1 |
Alternative Grass Signal Generator | Digitimer North America, LLC | DG2A | 1 |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Audio Equipment | |||
Headphones | Sennheiser Electronic GMBH & CO | HD-280 | 1 |
Headphone Amplifier | Applied Research and Technology | AMP4 | 1 |
Sound Pressure Level Meter | Hisgadget Inc | MS10 | 1 |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Electrodes and Leads from Biopac | |||
EMG | Biopac Systems Inc. | EL254S | 2 |
EMG stickers | Biopac Systems Inc. | ADD204 | 2 |
Gel for EMG | Biopac Systems Inc. | GEL100 | 1 |
ECG | Biopac Systems Inc. | LEAD110 | 2 |
Shock | Biopac Systems Inc. | LEAD110 | 2 |
ECG | Biopac Systems Inc. | LEAD110S-W | 1 |
ECG | Biopac Systems Inc. | LEAD110S-R | 1 |
Disposable electrodes | Biopac Systems Inc. | EL508 | 6 |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Software | |||
Presentation | Neurobehavioral Systems | Version 18 | Referred to here as experimental software |
Acknowledge | Biopac Systems Inc. | Version 4.2 | Referred to here as psychophysiology analysis software |