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Behavior

Verringerung der staatlichen Angst mit Arbeitsspeicher Wartung

Published: July 19, 2017 doi: 10.3791/55727
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 1
1Section on Neurobiology of Fear and Anxiety, National Institute of Mental Health, National Institutes of Health (NIH)

Summary

Dieses Protokoll zeigt, wie man Angst-potenzierte Schrecken während des Sternberg-Arbeitsspeicher-Paradigmas messen kann.

Abstract

Der Zweck dieses Protokolls ist es, zu erklären, wie man die Beziehung zwischen Arbeitsspeicherprozessen und Angst durch die Kombination des Sternberg Arbeitsspeichers (WM) und der Bedrohung von Schockparadigmen untersucht. Im Sternberg WM-Paradigma sind die Subjekte verpflichtet, eine Reihe von Briefen in der WM für ein kurzes Intervall zu pflegen und zu antworten, indem sie identifizieren, ob die Position eines gegebenen Buchstabens in der Serie mit einer numerischen Eingabeaufforderung übereinstimmt. In der Bedrohung durch Schock-Paradigma sind die Subjekte wechselnden Blöcken ausgesetzt, wo sie entweder in Gefahr sind, unvorhersehbare Darstellungen eines leichten Elektroschocks zu erhalten oder vor dem Schock sicher zu sein. Die Angst wird in den sicheren und Bedrohungsblöcken unter Verwendung des akustischen Schreckreflexes untersucht, der unter Bedrohung (Angst-Potentiated Startle (APS) potenziert wird. Durch die Durchführung des Sternberg-WM-Paradigmas während der Androhung von Schock und Sondieren der Schreckreaktion während des WM-Wartungsintervalls oder des Intertrialintervalls ist es möglich, dEtermine die Wirkung der WM-Wartung auf APS.

Introduction

Entsprechend der Attention Control Theory (ACT) stört die Angst die kognitive Verarbeitung durch den Wettbewerb um den Zugang zu begrenzten Arbeitsspeicher (WM) Ressourcen 1 . Allerdings adressiert die ACT nicht die Umkehrung dieser Beziehung ( dh die Wirkung der kognitiven Verarbeitung auf Angst). Durch die Manipulation von Angst während kognitiver Aufgaben mit der Bedrohung durch Schock-Paradigma ist es möglich, sowohl die Wirkung der Angst auf die Erkenntnis als auch die Wirkung der Erkenntnis auf die Angst 2 , 3 , 4 , 5 zu beurteilen. Der Zweck dieses Protokolls ist es, zu demonstrieren, wie das Sternberg WM-Paradigma während der Bedrohung des Schock-Paradigmas verabreicht wird, um die bidirektionale Beziehung zwischen Angst und WM-Wartung zu untersuchen.

Die Bedrohung des Schock-Paradigmas ist weit verbreitet im Labor, um staatliche Angst zu manipulierenF "> 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 und können bei gesunden Probanden 2 , 3 , 4 , 5 und Patienten 12 , 13 , 14 , 15 gleichermaßen implementiert werden (siehe Bradford et al., 16 für ein Beispiel). Das Paradigma besteht aus wechselnden Bedrohungs- und Sicherheitsblöcken 17. Die Betroffenen sind in Gefahr, unvorhersehbare elektrische Stimulationen während der Bedrohungsblöcke zu erhalten, aber nicht während der sicheren Blöcke. Die Angst der Subjekte kann periodisch mit dem akustischen Schreckreflex 18 , 19 untersucht werden Typisch shOw größere Schreckreaktionen während der Bedrohungsblöcke im Vergleich zu den sicheren Blöcken, und diese Angst-Potentiated Startle (APS) kann als peripherer Index der Veränderung in der anhaltenden Angst während des Tests 17 , 18 verwendet werden . Potentiöser Schrecken in der Bedrohung durch Schockparadigma wird vom Nationalen Institut für Psychische Gesundheit (NIMH) als physiologischer Index der Angst in ihrer Research Domain Criteria Matrix 20 erkannt. Allerdings ist es auch möglich, die Angst eines Individuums mit einer Selbst-Bericht-Likert-Skala zu untersuchen. Weil Bedrohung durch Schock ein passives Paradigma ist, können auch andere kognitive Aufgaben gleichzeitig durchgeführt werden 21 Durch die Kombination der Bedrohung durch Schock mit der Sternberg WM Aufgabe ist es möglich, Angst während der WM Wartung zu untersuchen 3 .

Während des Sternberg-WM-Paradigmas müssen die Fächer eine Reihe von Briefen in WM kodieren und darauf antwortenFter ein kurzes intervall 3 , 22 Im Gegensatz zu komplexeren WM-Aufgaben ( zB der N-Back-Task) 4 , 5 , 23 erfordert die Sternberg-Task keine Manipulation von Informationen im WM 3 , 22 . Darüber hinaus codieren, pflegen und reagieren Themen in verschiedenen Intervallen auf Gegenstände. Zusammen mit diesen Merkmalen ist es möglich, die WM-Wartung von anderen, komplexeren kognitiven Prozessen zu distanzieren 24 . Durch das Sondieren von APS während des WM-Wartungsintervalls ist es möglich, die Wirkung von WM-Wartung auf Angst zu bestimmen. Ebenso ist es durch Vergleich von WM-Genauigkeit und Reaktionszeit (RT) zwischen Bedrohung und sicheren Blöcken möglich, die Wirkung von Angst auf WM-Wartung zu bestimmen. In diesem Protokoll werden die für die Durchführung des Sternberg WM-Paradigmas d notwendigen Verfahrensschritte näher erläutertUnd die analytischen Schritte, die zur Beurteilung von APS, Genauigkeit und Reaktionszeit während der Aufgabe erforderlich sind.

Protocol

Alle Teilnehmer gaben schriftlich einverstandene Zustimmung des National Institute of Mental Health (NIMH) Kombinierte Neurowissenschaften Institutional Review Board (IRB) und wurden für die Teilnahme kompensiert.

1. Stellen Sie das Gerät auf

HINWEIS: Richten Sie das Gerät wie unten beschrieben ein (siehe Abbildung 1A ) 3 .

  1. Im Kontrollraum richten Sie zwei Computer ein, um das Experiment zu verwalten und um die physiologischen Daten aufzuzeichnen.
  2. Im Fachraum stellen Sie einen Standard 19 in Flüssigkristall-Display-Monitor und Tastatur (oder Button-Box), um Stimuli für den Teilnehmer anzuzeigen und um Teilnehmer-Antworten zu erfassen.
  3. Um die Psychophysiologie aufzuzeichnen, schließen Sie den Aufzeichnungscomputer an die Psychophysiologie-Monitoring-Hardware mit einem Ethernet-USB-Adapter an.
  4. Um die Transistor-Transistor-Logik (TTL) Signale zwischen der Aufnahme undStimulus-Delivery-Hardware, verbinden Sie die parallele Schnittstelle des Experiment-Computers mit dem Breakout-Box mit einem Flachbandkabel.
  5. Um die TTL-Signale an die Psychophysiologie-Monitoring-Hardware weiterzugeben, schließen Sie die Breakout-Box an die Hardware mit einem Flachbandkabel an.
  6. Um die TTL-Impulse an die Stimulus-Delivery-Hardware weiterzugeben, verbinden Sie den Breakout-Box mit einem Bajonett Neill-Concelman (BNC) -Kabel an den Signalgenerator.
  7. Um ein Steuersignal für die Schockvorrichtung zu erzeugen, verbinden Sie den Signalgenerator mit einem BNC-Kabel mit dem Schockgerät.
  8. Stellen Sie den Signalgenerator und das Schockgerät ein, um einen 100 ms, 200 Hz Schock zu liefern. Siehe Abbildung 1B und C für alle Einstellungen.

2. Programmieren Sie das Experiment mit der verfügbaren Software

ANMERKUNG: Eine Neurobehavioral Systems Software (hier als experimentelle Software bezeichnet, siehe Tabelle der Materialien ) wurde verwendet. Andere gleichwertigSoftware kann verwendet werden.

  1. Programmieren Sie vier Testphasen unter Verwendung der unten beschriebenen Parameter und der ergänzenden Code-Dateien (siehe Ergänzungscode für Details).
    1. Für jede Phase, Programm 26 Versuche.
    2. Teilen Sie die Versuche in 4 wechselnde Blöcke von Bedrohung und Sicherheit, mit 6 Versuchen pro Block.
    3. Zu Beginn eines jeden Prozesses, präsentieren Sie einen Stichwort, der angibt, wie viele Briefe für jeweils 2.000 ms präsentiert werden.
    4. Nach dem Cue präsentiere die Codierungsbuchstabenfolge für 2.500 ± 1.000 ms.
    5. Bei Low-Load-Versuchen, nacheinander 5 Buchstaben, eins nach dem anderen.
    6. Bei Hochbelastungsversuchen präsentieren wir nacheinander 8 Buchstaben.
    7. Programmieren Sie eine Wartungsperiode nach der Kodierungsphase für 9.000 ± 1.000 ms.
    8. Am Ende der Wartungsperiode präsentieren wir eine Antwortaufforderung für 2.000 ms.
    9. Programmieren Sie die Antwortaufforderung, um einen Buchstaben auf der linken Seite und eine Nummer anzuzeigenAuf der rechten Seite des Monitors, wobei der Buchstabe einen Buchstaben aus der Kodierungssequenz darstellt und die Zahl sich auf eine Position in der Sequenz bezieht.
    10. Unter dem Buchstaben und der Zahl, zeigen Sie die Wörter "Match / Mismatch", bezieht sich auf, wenn der Brief übereinstimmt oder nicht übereinstimmt die Positionsnummer.
    11. Programmiere das Experiment so, dass die Hälfte der Versuche übereinstimmen und halb nicht übereinstimmen.
    12. Verwenden Sie eine Tastatur oder Schaltfläche, um Antworten aufzunehmen.
    13. Trennen Sie die Versuche durch ein variables Dauerintervallintervall (ITI), das von dem zeitlichen Ablauf der interdisziplinären Ereignisse abhängt, so dass jeder Versuch 23 s lang ist.
    14. Variieren Sie die Dauer der Kodierung, Wartung und ITI Perioden über Versuche durch die Auswahl einer zufälligen Dauer (in ms) zwischen den Decken- und Bodenwerten für jede Periode.
    15. Gegenausgleich die Experimente, um die Hälfte der Teilnehmer beginnen in einem sicheren Block und die Hälfte der Teilnehmer beginnen in einem Bedrohungsblock.
    16. In jedem Lauf,Zwischen 0 und 2 Pseudozufallsstößen während jedes der Bedrohungsblöcke für insgesamt 3 Schockpräsentationen pro Durchlauf vorhanden. Achten Sie darauf, eine zusätzliche (Dummy) -Test für jeden Schock einzuschließen, um sicherzustellen, dass die gleiche Anzahl von Versuchen in den Safe- und Bedrohungsblöcken enthalten sind.
    17. Zu Beginn eines jeden Laufs, präsentieren fünf 40 ms Bursts von 103 dB weißen Rauschen (nahezu sofortige Anstieg / Abfallzeiten) über Kopfhörer, um die Schreckreaktion zu gewöhnen.
    18. Während jedes Laufs präsentieren Sie 3 Präsentationen des weißen Rauschens während der folgenden Bedingungen, um die Schreckreaktion zu untersuchen (siehe Abbildung 3 ): sicher gegen Bedrohung, niedrige Last gegenüber hoher Last und Wartungsperiode gegenüber ITI.
    19. Platzieren Sie die Sonden so, dass sie mit einem minimalen Interprobe-Intervall von mindestens 17 s auftreten, um die kurzfristige Gewöhnung der Schreckreaktion zu vermeiden.
    20. Für Wartungsperiodenversuche sind die Sonden nicht mehr als 1 s nach dem Versatz der Buchstabenreihe vorhanden.
    21. Für ITI triAls, präsentieren Sonden nicht weniger als 4 s nach dem Versatz der Antwort Aufforderung.
    22. Stellen Sie das Gerät für die physiologische Überwachung mit dem zugehörigen Softwarepaket gemäß den Anweisungen des Herstellers auf.

3. Führen Sie das Experiment aus

  1. Begleite die Teilnehmer zum Studienraum.
  2. Bewährte Einverständniserklärung.
  3. Geben Sie den Teilnehmern das State-Trait-Angst-Inventar Y-1 (STAI-Y1) 25 , das Beck-Angst-Inventar (BAI) 26 , das Beck-Depressionsinventar (BDI) 27 und den Angst-Sensitivitätsindex (ASI) 28 , um vorher zu füllen Auf Anweisung zu stellen und aufzustellen.
  4. Informieren Sie die Teilnehmer, dass sie 2 Arten von Studien sehen werden und auf diese Studien auf der Grundlage der folgenden Details zu reagieren.
  5. Während der Low-Load-Versuche, beauftragen die Teilnehmer, eine Reihe von 5 Buchstaben in ihrem Speicher in der Reihenfolge inDie sie präsentiert werden.
  6. Während der Hochlastversuche beauftragen die Teilnehmer, eine Reihe von 8 Buchstaben in ihrem Gedächtnis in der Reihenfolge aufzubewahren, in der sie präsentiert werden.
  7. Informieren Sie die Teilnehmer, dass sie nach einer Verspätung mit einem Brief und einer Nummer, die sich auf die Position in der Sequenz bezieht, aufgefordert werden.
  8. Weisen Sie die Teilnehmer an, anzugeben, ob der Buchstabe und die Positionsnummer die Versuchsreihenfolge mit der Pfeiltaste nach links bzw. nach rechts übereinstimmen oder nicht übereinstimmen.
  9. Informieren Sie die Teilnehmer, dass Versuche während der Zeit der Sicherheit und der Zeit der Bedrohung auftreten werden, wenn sie Gefahr laufen, unvorhersehbare leichte elektrische Schocks an das Handgelenk zu erhalten.
  10. Informieren Sie die Teilnehmer, dass sie akustische Schreckensonden während des gesamten Experiments hören werden, sowohl in den sicheren als auch in den Bedrohungsbedingungen.
  11. Reinigen und befestigen Sie Elektroden an jeden Teilnehmer, basierend auf dem Diagramm in Abbildung 2 .
    1. Platz tEinmalige 11 mm Silber-Silberchlorid (Ag-AgCl) Elektroden auf der Handfläche der linken Hand, ca. 2 cm auseinander, um die Hautleitfähigkeit zu überwachen.
    2. Legen Sie zwei Einweg-11-mm-Ag-AgCl-Elektroden auf das innere Handgelenk der linken Hand, etwa 3 cm auseinander, um die elektrische Stimulation zu verwalten.
    3. Legen Sie eine Einweg-11-mm-Ag-AgCl-Elektrode auf die Innenseite des linken Armes, knapp über dem Ellbogen und eine Einweg-Elektrode direkt unter dem rechten Schlüsselbein, um die Herzfrequenz zu überwachen.
    4. Befestigen Sie zwei 4 mm Ag-AgCl-Cup-Elektroden an der Unterseite des linken orbicularis oculi Muskels, um die Schreckreaktion zu messen.
  12. Sichern Sie alle Elektroden mit biomedizinischem Band.
  13. Befestigen führt zu den Elektroden auf der Handfläche und steckt sie in den EDA-Kanal der psychophysiologischen Monitoring-Hardware.
  14. Befestigen führt zu den Elektroden am Handgelenk und steckt sie in die Schockvorrichtung.
  15. Befestigen führt zu den Elektroden auf dem Arm und Schlüsselbein und stecke sie iNto der EKG-Kanal der Psychophysiologie Monitoring-Hardware.
  16. Stecken Sie die Schalelektroden an den Orbicularis oculi Muskel in den Elektromyographie (EMG) Kanal der Psychophysiologie Monitoring Hardware.
  17. Schockkalibrierung.
    1. Vor Beginn des Experiments, haben die Teilnehmer eine Reihe von 100-ms Probe elektrische Stimulationen zu identifizieren, ein Intensitätsniveau, das ist unangenehm und unangenehm, aber nicht schmerzhaft.
      1. Verwalten Sie eine Serienpräsentation (~ 5-10) des 100 ms Schockreizes an das Handgelenk mit dem experimentellen Softwarepaket (siehe ergänzende Code-Dateien und die Tabelle der Materialien ).
      2. Nach jeder Präsentation, haben die Teilnehmer verbal Rate jede Präsentation auf einer Skala von 1 (nicht unbequem) bis 10 (unbequem, aber nicht schmerzhaft).
      3. Mit der mA-Skala auf dem Schockgerät allmählich die Intensität des Schocks erhöhen und die s fortsetzenEries von Stimulationen bis zum Thema die Stimulation als "10."
      4. Notieren Sie den Intensitätswert auf dem Teilnehmer-Detailpaket.
        HINWEIS: Während des Studiums präsentieren wir die Schocks in der bestimmten Intensität.
  18. Um das Experiment zu starten, geben Sie die Teilnehmer-ID-Nummer, die Gegengewicht-Bedingung und die Run-Nummer in das Run-Feld ein, wie von der Experiment-Software aufgefordert.
    HINWEIS: Erstellen Sie zwei ausgeglichene Bedingungen. Das erste Gegengewicht startet das Experiment in einem Bedrohungsblock, und das zweite Gegengewicht startet das Experiment in einem sicheren Block. Siehe Abschnitt 2.
  19. Klicken Sie auf "Start" auf die Überwachung der Psychophysiologie.
  20. Drücken Sie "enter" auf der experimentellen Software-Eingabeaufforderung, um das Experiment zu starten.
  21. Lassen Sie das Thema 4 Versuche des Experiments abschließen. Lassen Sie den Teilnehmer die linke oder rechte Pfeiltaste auswählen, wenn der Buchstabe und die Positionsnummer die Prüfung übereinstimmen oder nicht übereinstimmenSequenz (Schritte 3.7 und 3.8).
    HINWEIS: Programmieren Sie jede Lauflänge zwischen 6 und 7 min. Programmieren Sie die Schocks pseudo zufällig zwischen 0-2 mal / laufen. Siehe Abschnitt 2.
  22. Nach jedem Lauf, haben die Themen verbal Rate ihre Angst Ebene auf einer Skala von 0 (nicht ängstlich) - 10 (extrem ängstlich) während der sicheren und Bedrohung Blöcke der Lauf sie gerade abgeschlossen.
  23. Haben die Probanden verbal die Intensität der Schocks, die während des vorherigen Laufs auf der gleichen 0-10 Skala, die in der ersten Kalibrierung Verfahren (Abschnitt 3.17).

4. Analysieren Sie die Leistung

HINWEIS: Analysieren Sie die Leistungsdaten für einen einzelnen Teilnehmer mit den folgenden Anweisungen.

  1. Öffnen Sie die aus der Experimentiersoftware erstellte Ausgabedatei.
    1. Um die korrekten Reaktionen über die verschiedenen Bedingungen zu vermitteln, trennen Sie zuerst die Daten in sichere gegen Bedrohung und niedrige Last versUns hohe Belastung, um 4 einzigartige Zustände der Antwortdaten zu liefern.
    2. Zähle die richtigen Versuche für jede der 4 Bedingungen und teile diese Zahl durch die Gesamtzahl der Versuche in jeder Bedingung.
    3. Um die Reaktionszeit über die verschiedenen Bedingungen zu berechnen, trennen Sie die Daten wie in Schritt 4.1.1.
    4. Summe alle Reaktionszeiten für jede Bedingung und teilen diese Zahl durch die Anzahl der Versuche in jeder Bedingung.
      HINWEIS: Versuchen Sie Versuche, die eine Schockpräsentation beinhalten, wie in der experimentellen Softwareausgabe angegeben.
  2. Auf Gruppenebene führen Sie eine 2 (sichere gegen Bedrohung) x 2 (niedrige Last versus hohe Last) ANOVA über Themen, um Unterschiede in der Verhaltensfähigkeit und Reaktionszeiten zu identifizieren 29 .

5. Analysieren Sie Startle

  1. Bereiten Sie die Roh-EMG-Daten für die Analyse mit Hilfe der Psychophysiologie-Analyse-Software vor 30 . Siehe Abbildung 4A .
    1. Wählen Sie "Transformieren" >> Digitale Filter >> FIR >> Bandpass aus der Psychophysiologie-Analysesoftware, um ein digitales Bandpassfilter (30-300 Hz Durchlassband) anzuwenden, das den rohen EMG-Kanal glättet (siehe Abbildung 4B ).
  2. Wählen Sie Analysis >> Electromyography >> Ableitung von durchschnittlich rektifiziertem EMG aus der Psychophysiologie-Analysesoftware, um das geglättete EMG-Signal mit einem zeitfarbigen Mittelwert von 20 ms zu beheben (siehe Abbildung 4C ).
  3. Wählen Sie Analysis >> Stim-Response >> Digitaleingang zu Stim-Events aus der Psychophysiologie-Analysesoftware, um die Stimulus-Ereignisse zu kennzeichnen, die den digitalen Eingängen für jeden Versuchstyp entsprechen.
    HINWEIS: Zum Beispiel beinhalten die Testarten eine sichere und eine Bedrohung, eine niedrige Last gegenüber einer hohen Last und eine Wartungsperiode gegenüber der ITI-Periode.
  4. Extrahieren Sie die Blinkgröße um jedes Stimulusereignis 30.
    1. Wählen Sie Analysis >> Stim-Response >> Stim-Response-Analyse und geben Sie den Mittelwert des Kanals ( dh die Kanalnummer, die dem verarbeiteten EMG entspricht) aus der Psychophysiologie-Analysesoftware, um die mittlere Baseline-Aktivität in einem festen Fenster von -50 zu extrahieren 0 ms vor dem Beginn des weißen Rauschens.
    2. Wählen Sie Analysis >> Stim-Response >> Stim-Response-Analyse und geben Sie den Max of Channel ( dh die Kanalnummer entsprechend dem verarbeiteten EMG) aus der Psychophysiologie-Analysesoftware an, um den Blink-Beginn und den Peak in einem festen Fenster von 20 zu identifizieren 100 ms nach dem Beginn des weißen Rauschens
  5. Exklusive Versuche mit übermäßigem Rauschen auf dem EMG-Kanal 30 .
    HINWEIS: Die akustischen Schreckreaktionen müssen zuverlässig von übermäßigem Hintergrund EMG-Aktivität oder anderen Kontaminationsquellen ( z. B. Bewegungsartefakte oder VolUntary und spontan blinkt unmittelbar vor den akustischen Sonden; Siehe Abbildung 4D ).
  6. Analysieren Sie die Test-by-Trial-Blink-Antworten mit einer Standard-Tabellenkalkulationssoftware.
    1. Normalisieren Sie die Blink-Größen in z-Scores (optional).
    2. Umwandlung der z-Scores in t-Scores zur weiteren Analyse (t = 10x + 50, optional).
    3. Durchschnitt die T-Scores und / oder Roh-Scores über Versuche für jeden Versuchstyp und berechnen die APS (Bedrohung versus sicher) für jede Bedingung ( zB niedrige Last versus hohe Last und Wartungsperiode versus ITI Zeitraum).
    4. Auf Gruppenebene führen Sie eine 2 (sichere gegen Bedrohung) x 2 (Wartungsperiode versus ITI) ANOVA über Themen, um den Effekt der WM-Wartung auf APS zu identifizieren.

6. Analysieren Sie die Self-Report-Daten

  1. Durchschnitt die Angst Bewertungen über Läufe für die sichere und Bedrohung Bedingungen.
  2. Auf Gruppenebene führen Sie ein threa ausT versus sicherer t-Test, um die Wirksamkeit der Bedrohungsmanipulation zu bestimmen.

Representative Results

Dieses Protokoll liefert drei primäre Datentypen: Genauigkeit, RT und APS. Für Genauigkeit und RT, beinhaltet dieses Protokoll zwei experimentelle Manipulationen, Bedrohung und Belastung. Für die Genauigkeit zeigen die typischen Ergebnisse einen Haupteffekt der Last, aber keinen Haupteffekt der Bedrohung und keine Last-by-Threat-Interaktion (Versuche (F (1,18) = 84,34; p <0,01, siehe Abbildung 5 ) (F (1,18) = 19,49; p <0,01) und Bedrohung (F (1,18) = 8,03. Für RT sind typische Ergebnisse ein Haupteffekt beider Last (F (1,18) = 19,49; p <0,01) und Bedrohung (F (1,18) = 8,03 , P = 0,01), aber keine Last-by-Threat-Interaktion (siehe Abbildung 6 ). Die Themen zeigen in der Regel schnellere RTs bei Tieflastversuchen als bei Hochlastversuchen und schnelleren RTs bei Bedrohungsblöcken als bei sicheren Blöcken.

Dieses Protokoll beinhaltet auch zwei experimentelle Manipulationen für APS: laden und starten Le timing Typische Ergebnisse zeigen eine Last-by-Timing-Interaktion (F (1,18) = 16,63; p <0,01, siehe Abbildung 7 ). Die Probanden zeigen typischerweise signifikant größere APS bei niedrigen Last- und Hochbelastungsversuchen, aber nur, wenn die Schrecksonde während des Wartungsintervalls geliefert wird (MNT; Wartungsperiode: t (18) = 3,92; p <0,01; ITI: p> 0,05; D = 0,72). Es ist anzumerken, dass, da die inferentielle Statistik von Studie zu Studie variieren kann, es wichtig ist, diese Effekte zu replizieren. Nach diesem Experiment wurde eine konsequente Abnahme der APS als Funktion der Aufgabenschwierigkeit festgestellt. Dieser Befund wurde in einer verbalen N-Back-Aufgabe beobachtet (3-back> 0-back d (25) = 2.2) 4 , das Sternberg-WM-Paradigma (siehe oben, d (18) = 0,72; für die Replikation siehe Experiment 1 in Balderston et al. 2016 3 , hohe Last> niedrige Last, d (18) = 0,44) und eine komplexe Bilderkennungsaufgabe (Retrieval> Codierung, d (21) = 0,47)Ef "> 2. Es ist jedoch zu beachten, dass das endgültige Ergebnis teilweise durch Gewöhnung angetrieben werden kann.

Obwohl es schwierig ist, den subjektiven affektiven Zustand eines Individuums während jedes Versuches zu bestimmen, können Selbstreportdaten verwendet werden, um die Wirksamkeit der Angstmanipulation und als eine individuelle Differenzmaßnahme zu bestimmen. Daher ist es wichtig, den affektiven Zustand des Subjekts vor dem Experiment mit standardisierten Fragebögen zu beurteilen und die Angst des Subjekts während des Experiments zu untersuchen. Typische Ergebnisse zeigen deutlich höhere Angstzustände während der Bedrohungsblöcke als bei den sicheren Blöcken; T (18) = 8,85; P <0,001

Abbildung 1
Abbildung 1: Schematische Darstellung eines typischen Geräte-Setups ( A ) Verwenden Sie separate comput Um die Aufgabe zu veranlassen und physiologische Signale vom Subjekt aufzuzeichnen. Synchronisieren Sie Ereignisse mit der Psychophysiologie-Monitoring-Hardware und dem Schock-Gerät über die parallele Schnittstelle des Experiment-Computers. Relais die physiologischen Signale von der psychophysiologischen Monitoring-Hardware zum Acquisition Computer über das Ethernet-Kabel. Setzen Sie den Schock an das Motiv mit dem Schockgerät, das von einem Signalgenerator gesteuert und vom Taskcomputer ausgelöst wird. Liefern Sie das weiße Rauschen über die Soundkarte des Task-Rechners an das Motiv und notieren Sie die Spur mit der Psychophysiologie-Monitoring-Hardware. ( B ) Erforderliche Einstellungen für den Signalgenerator. ( C ) Erforderliche Einstellungen für das Schockgerät. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

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Abbildung 2: Schema eines typischen Fachaufbaus. Befestigen Sie die Elektroden, um den Schock an das nicht dominante Handgelenk des Patienten zu liefern. Befestigen Sie Elektroden, um die Hautleitfähigkeit auf der nicht dominierenden Handfläche des Patienten zu messen. Befestigen Sie Elektroden, um die Elektromyographie unter dem rechten Auge zu messen, über den Orbicularis oculi Muskel. Befestigen Sie Elektroden, um die Elektrokardiographie auf dem linken Bizeps des Gegenstandes und dem rechten Schlüsselbein zu messen. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Abbildung 3
Abbildung 3: Schema des typischen experimentellen Designs. Präsentieren Sie die Themen mit einer Reihe von Buchstaben gefolgt von einer kurzen Instandhaltungsperiode und einer Antwortaufforderung. Während der Antwort prom Pt, präsentiere die Themen mit einem Brief (aus der Serie) und einer Nummer. Weisen Sie den Betroffenen an, anzugeben, ob die Nummer mit der Position des Zielschreibens in der vorherigen Serie übereinstimmt. Präsentieren Sie die Schreckensonden während jeder Testphase, entweder während der Wartungsperiode oder des Intertrialintervalls (ITI). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Abbildung 4
Abbildung 4: Beispiel EMG-Spuren nach einer weißen Noise Probe. ( A ) Rohe EMG-Spur ( B ) EMG-Spurenbandpass bei 30 bis 500 Hz gefiltert. ( C ) EMG-Spur, die mit einer 20 ms-Konstante gefiltert und gleichgerichtet wurde. ( D ) Raw EMG Spur von einer Studie, die durch Baseline-Lärm verunreinigt ist.Iles / ftp_upload / 55727 / 55727fig4large.jpg "target =" _ blank "> Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Abbildung 5
Abbildung 5: Typische Reaktionszeit (RT) Ergebnisse. Die Themen sind bei Niedriglastversuchen typischerweise schneller als bei Hochbelastungsversuchen. Themen sind auch in der Regel schneller unter Androhung von Schock. Bars repräsentieren den Mittelwert ± SEM. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Abbildung 6
Abbildung 6: Typische Angst-potenzierte Startle (APS) Ergebnisse. Wenn während der Erhaltungsperiode (MNT) ein Schrecken erprobt wird, zeigen die Probanden typischerweise einen größeren AuftaktBei niedrigen Belastungen im Vergleich zu Hochbelastungsversuchen. Dieser Effekt gilt jedoch nicht, wenn während des ITI ein Schrecken erhoben wird. Bars repräsentieren den Mittelwert ± SEM. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Abbildung 7
Abbildung 7: Typische Genauigkeit (Prozent (%) korrekt) Ergebnisse. Die Probanden sind typischerweise bei niedrigen Lastversuchen genauer als bei Hochlastversuchen; Allerdings neigt die Leistung nicht dazu, sich in Abhängigkeit von der Gefahr von Schock zu ändern. Bars repräsentieren den Mittelwert ± SEM. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Ergänzende Code-Dateien: Wav fiLe für weiße Lärm Präsentation (40ms_wn.wav.) Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterzuladen. Code zur Einrichtung von Hardwareparametern für experimentelle Software (Sternberg_threat_v5.exp.) Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterzuladen. Code zum Ausführen des Experiments (Sternberg_threat_v5.sce.). Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterzuladen.

Discussion

In diesem Beitrag wird gezeigt, wie die Sternberg WM Aufgabe während der Bedrohung von Schock zu verwalten ist. Mit diesem Protokoll konnte gezeigt werden, dass die WM-Instandhaltung ausreicht, um die Angst zu reduzieren, gemessen an der Potenzierung des akustischen Schreckreflexes 3 . Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Beziehung zwischen Kognition und Angst bidirektional 3 - 5 ist und dass Modelle der Angst ( z. B. die Aufmerksamkeitskontrolle Theorie) 1 müssen die Wirkung der Kognition auf Angst zusätzlich zu der Wirkung der Angst auf Kognition zu erklären. Obwohl das aktuelle Protokoll , um die Integration der WM Aufgabe Sternberg und die Bedrohung durch den Schock Paradigma beschreibt, kann er auch als Rahmen dienen , die die Beziehung zwischen Kognition und Angst allgemeinen 21 für das Studium.

Durch die Neugestaltung bestehender kognitiver Aufgaben, die während des Alternatins stattfinden sollenG Perioden der Sicherheit und Bedrohung, ist es möglich, die Wirkung der Angst auf spezifische kognitive Prozesse, wie WM und nachhaltige Aufmerksamkeit 2 , 31 , 32 zu studieren. Zum Beispiel wurde in früheren Arbeiten die N-Back-Arbeitsspeicher-Aufgabe mit der Bedrohung des Schock-Paradigmas integriert, was zeigt, dass Angst mit WM bei einer niedrigen Last, aber nicht mit einer hohen Last 4 , 5 interferiert. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Angst mit WM interferiert, sondern auch, dass gesunde Individuen in der Lage sind, Angst zu überwinden, wenn die Anforderungen der Aufgabe hoch sind. Die Sustained Achtung auf Response Task (SART) wurde auch mit der Bedrohung durch Schock-Paradigma integriert; Die Probanden mussten ihre Reaktionen auf seltene Zielreize hemmen. Dies zeigte, dass die Bedrohung durch Schock die Genauigkeit bei NoGo-Versuchen während der Aufgabe 31 , 32 erhöht. Zusammen mitDie N-Back-Studien, diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Angst sowohl beeinträchtigen und erleichtern können Leistung, und dass die Richtung der Wirkung hängt von den spezifischen kognitiven Prozesse, die durch die Aufgabe.

Ebenso ist es möglich, präzise zeitgesteuerte Schreckensonden einer bestehenden kognitiven Aufgabe zuzuordnen, die an die Bedrohung durch Schockparadigma angepasst wurde, ist es möglich, die Wirkung spezifischer kognitiver Aufgaben auf Angst zu untersuchen. Die Beziehung zwischen der WM-Last und der Angst wurde anfänglich während der N-Back-WM-Aufgaben beobachtet, wobei die Erhöhung der Anzahl von zu behaltenden Elementen APS 4 , 5 verringerte. Da diese Aufgabe jedoch sowohl die Instandhaltung als auch die Manipulation erfordert, war es schwierig zu bestimmen, welche WM-Komponenten für die beobachtete Reduktion der Angst 23 , 33 notwendig waren. Durch die Verfolgung dieser Studien mit dem einfacheren Sternberg WM-Paradigma, war es möglich, shDass diese zentrale Exekutivverarbeitung für die Angstreduktion nicht notwendig war 3 .

Diese Technik kann verwendet werden, um sowohl die Wirkung der Angst auf Kognition, als auch die Wirkung der Kognition auf Angst zu studieren. Dementsprechend ist es wichtig, sowohl Angst als auch kognitive Belastung in diesem Paradigma zu manipulieren und zuverlässige Maßnahmen zu treffen. Bei der Anwendung dieser Methode auf neuartige kognitive Paradigmen ist es wichtig, sicherzustellen, dass das kognitive Paradigma unterscheidbare Schwierigkeitsgrade auf der Grundlage der Leistung hat. Wenn Pilotversuche keine Unterschiede in der Leistung über die experimentellen Bedingungen zeigen, prüfen Sie auf Decken- / Bodeneffekte und stellen Sie die Schwierigkeit der Aufgabe entsprechend ein. Ebenso ist es wichtig, die Bedrohung durch die Schockmanipulation so zu gestalten, dass es möglich ist, APS bei Bedingungen mit geringer kognitiver Belastung zu beobachten. Wenn Pilot-Tests keine Unterschiede in der Erschütterung während der Bedingungen der niedrigen kognitiven Last zeigt, versuchen Sie, das Signal zu überprüfen-Zug-Rausch-Verhältnis im EMG-Kanal.

Es gibt 3 kritische Schritte zur Sicherstellung der Wirksamkeit dieses Protokolls. Zuerst ist es wichtig, dafür zu sorgen, dass das Thema die kognitive Aufgabe umsetzt. Wenn nötig, entwerfe eine Übungsversion der Aufgabe, um sicherzustellen, dass die Themen die Anweisungen verstehen. Zweitens ist es wichtig, sicherzustellen, dass die verwendete elektrische Stimulation eine ausreichende Intensität hat, um Angst in dem Subjekt zu induzieren. Falls erforderlich, die Intensität der elektrischen Stimulation nach jedem Durchlauf neu kalibrieren. Drittens ist es wichtig, sicherzustellen, dass das Signal-Rausch-Verhältnis des EMG-Kanals ausreicht, um die akustische Schreckreaktion wiederherzustellen. Wenn der Kanal verrauscht ist oder die Impedanz zu hoch ist, reinigen Sie die Haut gründlich unter dem Auge und wenden Sie die EMG-Elektroden erneut an.

Obwohl es eine Reihe von Stärken zu diesem Paradigma gibt, gibt es auch Einschränkungen, die angesprochen werden sollten. Zum Beispiel ist die Verwendung von avEin elektrischer Schock kann bei einigen IRBs Besorgnis erregen, vor allem beim Umgang mit gefährdeten Bevölkerungsgruppen. Es sollte darauf hingewiesen werden, dass es alternative Ansätze gibt, um Angst zu verursachen, außer bei elektrischem Schlag. Dazu gehören die Erhöhung von CO 2 (7,5%) für längere Zeiträume (8-20 min) 34 unter Verwendung der Bedrohung durch einen aversiven thermischen Stimulus 35 , der negativ geschätzte Bilder 36 , etc. darstellt . Es ist jedoch zu beachten, dass elektrische Reize Sind sicher (wenn richtig verwendet), weit verbreitet und effektiv. Obwohl dieses Protokoll einen Standardisierungsansatz empfiehlt, um potenzielles Schreck zu analysieren, können rohe Scores in einigen Fällen zuverlässiger sein, 9 , 10 . Wenn standardisierte Scores verwendet werden, empfiehlt es sich, auch die Rohwerte zu untersuchen.

Die Stärke dieses Protokolls ist, dass es dem Forscher erlaubt, flexibel zu seinManipulieren Sie die Zustandsangst innerhalb eines Subjekts in einer einzigen Sitzung und testen Sie die Beziehung zwischen Angst und spezifischen kognitiven Prozessen. Es gibt drei mögliche zukünftige Anwendungen dieses Protokolls. Zuerst ist es wichtig zu verstehen, wie kognitive und emotionale Systeme auf der Ebene der neuronalen Prozesse interagieren. Zukünftige Studien sollten die Beziehung zwischen Angst und WM Wartung-bezogene neuronale Aktivität, mit diesem Paradigma während der Aufnahme BOLD-Aktivität zu untersuchen. Zweitens ist es wichtig, diese Erkenntnisse auf andere kognitive Prozesse zu verallgemeinern, wie z. B. nachhaltige Aufmerksamkeit und Belohnungsverarbeitung. Zukünftige Studien, die dieses Protokoll verwenden, sollten diese Prozesse in Zeiten der Bedrohung und Sicherheit manipulieren. Drittens ist es wichtig, die Beziehung zwischen Kognition und Angst, sowohl bei gesunden Individuen als auch bei Patientenpopulationen zu verstehen. Zukünftige Studien, die dieses Protokoll verwenden, sollten Personen aus diesen speziellen Populationen enthalten.

Abschließend dasArbeit präsentiert ein Protokoll für das Studium der Beziehung zwischen WM-Last und induzierte Angst. Studien, die dieses Paradigma verwenden, haben gezeigt, dass WM-Wartung ausreicht, um Angst zu reduzieren, aber diese Angst stört nicht die WM-Last selbst. Obwohl die hier vorgestellten Erkenntnisse für das Sternberg-WM-Paradigma spezifisch sind, kann dieses Protokoll angepasst werden, um die bidirektionale Beziehung zwischen Kognition und Angst im Allgemeinen zu untersuchen.

Disclosures

Die Autoren berichten über keine Interessenkonflikte.

Acknowledgments

Die finanzielle Unterstützung für diese Studie wurde durch das Intramurale Forschungsprogramm des Nationalen Instituts für Psychische Gesundheit, ZIAMH002798 (ClinicalTrial.gov Identifier: NCT00026559: Protokoll ID 01-M-0185) zur Verfügung gestellt.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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

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References

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Verhalten Ausgabe 125 Arbeitsspeicher Sternberg Aufmerksamkeitskontrolle Instandhaltung Angst Angst-Potentiöser Schrecken
Verringerung der staatlichen Angst mit Arbeitsspeicher Wartung
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Balderston, N. L., Hsiung, A., Liu, J., Ernst, M., Grillon, C. Reducing State Anxiety Using Working Memory Maintenance. J. Vis. Exp. (125), e55727, doi:10.3791/55727 (2017).

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