인식에 대한 감정의 혼란 효과의 두뇌 이미징 조사

Neuroscience

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Summary

우리는 기능성 자기 공명 이미징을 사용하여인지에 대한 감정의 해로운 영향을 중재 신경 메커니즘의 조사를 허용하는 프로토콜을 제시한다. 이 프로토콜은 건강하고 임상 참가자 모두 사용할 수 있습니다.

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Wong, G., Dolcos, S., Denkova, E., Morey, R., Wang, L., McCarthy, G., et al. Brain Imaging Investigation of the Impairing Effect of Emotion on Cognition. J. Vis. Exp. (60), e2434, doi:10.3791/2434 (2012).

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Abstract

감정을 모두 강화 (예를 들어, 정서적 이벤트에 대한 더 나은 메모리)와 혼란 (예 : 증가 감정 distractibility) 효과를 (1 검토) exerting에 의해 인식에 영향을 미칠 수 있습니다. 감정의 메모리 향상 효과 (도 1 참조, 3-5)의 신경 상호의 조사, 여기서 우리의 해로운 영향의 신경 상호의 조사를 허용하는 프로토콜을 제시 수있는 방법을 설명하는이 최근 프로토콜을 보완 인식에 대한 감정. 이 방법의 주요 특징은 높은 수준의 '추위'에 관련된 감정 처리 (HotEmo 시스템) '핫', 그리고 지느러미 시스템에 관련된 복부 신경 시스템의 활동 사이의 상호 modulations,의 신분을 수있다는인지 / 임원 인지 성능과 행동의 개별 유사 콘텐츠 (1 검토)로 연결되어 처리 (ColdEx 시스템). 초기 introdu 이후ction 6,이 디자인은 작업 기억 (WM)를 중심으로,인지에서 정서 산만의 해로운 영향의 신경 상호에 관한 다양한 측면의 해설 특히 다목적와 영향력이 검증된, 그리고 산만와 7,11를 대처하는가 모두 8-11 건강하고 임상 참가자 12~14인치

Protocol

I. 작업 디자인, 자극, 그리고 실험 프로토콜

  1. 이 프로토콜의 기본 임무는 소설 작업 무관한 감정하고 중립적인 훼방꾼은 보충 및 프로브 (원본 작업을 설명하는 다이어그램 그림 1 참조) 사이의 지연 간격 동안 수여하는 지연 응답 WM 작업입니다. 참가자들이이 작업을 수행하는 동안 이벤트 관련 fMRI 데이터가 기록됩니다. 실제 훼방꾼의 뒤섞인 버전도 동일한 기본 속성 (예 : 공간 주파수 및 휘도)가 인식 컨트롤로 사용할 수 있습니다.

그림 1
그림 1. 산만과 지연 - 응답 작업 메모리 작업 (6에서 허가)의 일반적인 다이어그램. impac을 증가하기 위하여 세 얼굴은 강력 지느러미 집행 시스템을 참여하기 위해 보충 자료에 사용하고 있으며, 새로운 훼방꾼의 쌍이 사용됩니다WM 성능과 두뇌 활동에 정신적 혼란 t. 감정 훼방꾼의 영향도 색상의 사진을 (표시되지 않음), 제시 및 이와 유사한 감정과 의미 콘텐츠와 훼방꾼을 페어링 증가 수 있습니다. 이러한 맥락에서, 세심한주의도 가능 confounds을 도입 피하기 위해, 같은 밝기 및 공간 주파수 15 기본 속성에 감정과 중성 사진과 일치하는 납부하여야한다. 참가자는 아직 훼방꾼을 처리하는 동안 WM 작업에 자신의 초점을 유지하고, 응답 버튼 (1 = 오래된, 2 = 새)를 눌러 프로브에 신속하고 정확한 답변을하도록 지시하고 있습니다. 자극 프레 젠 테이션을 위해, 우리는 CIGAL (사용 http://www.nitrc.org/projects/cigal/을 ). 보충 자료와 프로브는 컬러 또는 흑백으로 제시하실 수 있습니다.

  1. 이것은 보충 자료에 얼굴의 섹스가 남성의 균형 비율 (50 %)와 F를 가지고 것이 좋습니다emales (50 %). 비슷한 균형 비례도 (50 %) 신구 (50 %) 프로브를 위해 좋습니다. 예를 들어, 동일한 각서 및 프로브, 및 / 자신의 유사성 또는 존재 / 부재를 조작하여 얼굴 간의 얼굴 기능의 유사성을 - WM 작업의 난이도는 이러한 비율 및 / 변경 또는 기타 요인을 변화하여 다양한 수 있습니다 보충 자료에 추가 - 얼굴의 기능 (동영상도 참조). 얼굴 이외에 다른 자극도 보충하고 프로브를 9로 사용할 수 있습니다.
  2. 그것은 조건 6 회 30-40 시험이, 11이 "천천히 진행"디자인 강력한 fMRI 신호로서 안정성을 제공하지만,이 디자인으로 사용할 수 있습니다 (6 보충 자료 참조) 적은 수의 실험과 함께 얻을 수있다하는 것이 좋습니다. 이것은 ~ 1.5-2 시간의 fMRI 데이터를 수집., 건강하고 임상 참가자 모두에서 사용 가능합니다 수 있습니다. 시련의 비교적 낮은 숫자로 인해 약간의 단점에도 불구하고"첨단"디자인에 비해 참여 수,이 디자인은 기능 또한 유리한 아르보다 안정적인 단일 시험 fMRI 신호 및 개별 시험과 관련된 신호를 더 잘 분리를 얻어과 시험 자극 / 단계 이내에 장점을 가지고 있습니다 연결 분석합니다.
  3. 훼방꾼 형식의 변화도 조사 및 대상 인구의 목표에 따라 그것을 적응하여,이 디자인의 융통성에 기여하고있다. 원래 디자인 6 감성과 중성 훼방꾼은 국제 정서 사진 체계 16 일부터 선택 많았지만 유사한 효과가 훼방꾼 12, 및 / 또는에 WM 작업의 감도를 증가 조작과 효과적인 다른 소설 자극과 함께 구할 수 있습니다 행동의 차이 (예를 들어, 또한 응답에있는 참가자들의 자신감을 평가하여) 11를 탐지.
  4. 예를 들어, 전후 적의 최근 연구에12 또는 외상후 스트레스 장애 (PTSD)가없는 terans는 일반적인 부정적인 감정을 유도하는 정서 IAPS 사진은 전투 관련 사진과 함께 교체되었다. 이 사진은 더 구체적으로 전투에 관련된 충격에 연결하고, 따라서 특히 PTSD 그룹에서 전투 노출 동료에 더 효과 훼방꾼,된다 감정을 유발 것으로 예상했다. 또한, 구체적인 부정적인 감정 (예, 불안)를 유발 자극되거나 감정적으로 긍정적인 자극도 훼방꾼으로 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 두려운 표정을 표시하는 것이 사회 불안을 유발하고, 따라서 WM 11 과도 불안 - 유도 산만의 영향을 조사 효과적으로 수 있습니다 얼굴. 또한 유사한 효과는 긍정적인 훼방꾼 17 찾을 수 있습니다.
  5. 마지막으로, 기타 조치 (예, 행동 및 성격 관련)이 패러다임과 함께 두뇌 활동과 개인 사이의 관계가 다를 조사에도 사용할 수 있습니다 이 작업을 8, 10, 11인지 성능에 영향을 여러 측면에서 ences.

II. 스캔에 대한 제목을 준비

모든 참가자는 윤리위원회의 승인을 받아야한다 실험 프로토콜을 실행하는 사전 서면 동의 정보를 제공해야합니다.

이전에 스캔 룸 입력

  1. 스캔의 날, 참가자의 현재 정서 상태는 산만와 WM 작업에 대한 분위기의 효과에 대한 제어, 평가이다. 사후 스캔 평가와 함께, 이러한 초기 평가는 또한 연구 11 참여의 결과로 기분의 변화에 대한 화면으로 사용할 수 있습니다.
  2. 전에 스캔, 참가자는 검사 절차의 상세 정보이며, 행동​​ 작업에 대한 구체적인 지침을 제공합니다. 참가자는 또한 작업과 익숙해 짧은 연습 세션을 완료합니다.
e_step은 "> 스캔 룸 입력

  1. 참가자 스캔하는 동안 편안함을 보장하고 움직임을 최소화하기 위해, 머리에 대한 추가 쿠셔닝으로 스캔 침대에 나태한 자리잡고 있습니다. 추가로 헤드의 움직임을 최소화하기 위해, 테이프의 길이의 비 접착제 사이드는 제목의 이마 주위에 가볍게 포장 수 있습니다. 과목은 MRI 스캔하는 동안 실험자와 통신 귀 보호뿐만 아니라 절연 헤드폰을 부여하고 있습니다.
  2. 제목의 오른손은 응답 상자에 편안하게 위치합니다. 데이터 수집을 시작하기 전에, 그것은 응답 버튼이 제대로 작동하고 피사체가 자극 프레 젠 테이션에 대해 명확하게 투영 화면을 볼 수 있는지 확인하는 것이 중요합니다. 비상 정지 버튼은 또한 피사체가 스캐너를 중단하는 긴급 필요를 나타낼 수 있도록 즉, 인근에 배치됩니다.

스캔 세션 다음

  1. 추가 작업은 더 이상 행동 assessmen에 사용할 수 있습니다TS - 예는 평가에 의해, 훼방꾼 및 / 또는 훼방꾼의 주관적 인식 distractibility의 감정 발랑스 / 강도를 훼방꾼 참가자 '감도를 결정합니다. 이러한 등급은 문학에 나타난 이전 효과, 그리고 평가의 개별 차이를 인식 6 감정의 해로운 효과를 중재 신경 메커니즘에 대한 자신의 영향력을 조사하는 데 사용할 수있는 복제를 스캔하는 동안 사용되는 정서적 자극의 주관적 인식을 보장하는 데 사용할 수 있습니다 , 8.
  2. 성격의 특성 (예, 특성 불안, 정서적 반응)의 평가도 11 스캔하기 전에 수행하지 않을 경우 MRI 검사 이후에 만들 수 있습니다.

III. 데이터 기록 및 분석

매개 변수 검사

원래의 연구 6, 우리는 MRI 레코딩을위한 4 테슬라는 제너럴 일렉트릭 스캐너를 사용하여 MRI 데이터를 수집하지만, 더 많은 레코드를위한작업 엔트 버전 우리는 1.5 T MRI 스캐너 11 데이터를 수집 성공적으로되었습니다. 30 기능 조각의 4T 스캐너 시리즈 (voxel 크기 = 4 X 4 X 4mm)가 axially 인버스 - 나선형 펄스 시퀀스를 사용하여 획득했다 (TR = 2000 MS, TE = 31 MS; = 256 X 256mm보기 분야) , 따라서 전체 뇌 보도 있도록합니다. 마찬가지로, 28 기능 조각의 1.5 스캐너 시리즈 (voxel 크기 = 4 X 4 X 4mm)는 axially echoplanar 시퀀스를 사용하여 획득했다 (TR = 2000 MS, TE = 40 MS;보기 = 256 X 256mm 분야 ). (; 해부 학적 기능을 비율 = 4시 1분에서 - 비행기 해상도 = 1mm 2) 고해상도 구조 이미지도 축 방향으로 인수되었습니다.

데이터 분석

: 우리는 통계 파라메 트릭 매핑 (SPM을 사용 http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/ 자체 Matlab 기반의 도구와 함께)를. 사전 처리 단계 전형을 포함 : 품질 보증 *, TRlignment, 모션 보정, 공동 등록, 정상화, 그리고 스무딩 (8 X 8 X 8mm의 커널을 사용) * 기본적인 품질 보증은의 참가자 및 모션 관련 유물의 총 움직임을 감지, 데이터의 시각적 검사를 참여 데이터뿐만 아니라 MR 신호의 비정상적인 스파이크로 볼륨의 식별로. 개인 및 그룹 수준의 통계 분석은 distracter 유형 (정서적 대 중립주의를 끌 수)에 따라 뇌 활동의 비교를 포함. 또한, distractibility의 주관적 또는 객관적인 조치 (예, 감정 및 distractibility 등급 및 작업 메모리 성능) 6,8,11 및 / 또는 점수 색인 생성 개성 조치와 뇌 영상 데이터의 상관 관계는 (예 : 특성 불안) 11도, 수행할 수 조사 방법은 뇌의 활동이 그 조치의 개별 차이와 공동 다릅니다. 이 프로토콜을 사용하여 우리의 연구의 모든 분석은 일반적으로 지연 간격, whe 동안 관찰 활동에 초점을 맞추고있다N 훼방꾼은 제시하지만, 활동 (예, 프로브) 다른 이벤트도 조사 수 시간 - 고정됩니다.

IV. 대표 결과

그림 2
그림 2. 정서 산만의 존재에서 복부 대 지느러미 뇌 시스템 활동의 반대 패턴 (6에서 허가). 이러한 dorsolateral 전두엽 피질과 같은 지느러미 이그 제 큐 티브 두뇌 영역 (파란색 모양)에 감소 활동을 제작하는 동안 감정 훼방꾼은 같은 ventrolateral 전두엽 피질 (vlPFC)와 편도체 (표시되지 않음)으로 복부 정서적인 뇌 영역 (빨간색 모양)에 향상된 활동을 생산 (dlPFC)과 측면 정수리 피질 (LPC). 중앙 이미지는 측면에 표시되는 고해상도 뇌 영상에 겹쳐 (즉, 감정적 대 발진) 이상의 혼란 상황 대 가장 사이의 직접적인 대비의 활성화지도를 보여줍니다오른쪽 반구의 볼 수 있습니다. 뇌 이미지의 하단에있는 색상 수평 막대 활성화지도 t 값의 경사도를 나타냅니다. 라인 그래프 대표 지느러미와 복부 두뇌 영역 (색상 코드 화살표로 표시)의 활동 시간 과정을 보여줍니다. X - 축 위에있는 회색 직사각형 상자는 발병과 기간 보충의 훼방꾼, 그리고 프로브를 각각 나타냅니다. FFG = Fusiform 이랑.

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Discussion

이 실험 설계는 지속적인인지 과정에 대한 정신적 산만의 해로운 효과가 HotEmo 복부 신경 시스템과 ColdEx의 지느러미 시스템 간의 상호 modulations를 수반되는 초기 뇌 이미징 증거를 제공했습니다. 이 dorso - 복부 분해는 감정 산만 6 면전에서 장애인 WM 성능에 연결된 체계적 정상 8-11, 임상 12-14로 복제되었고, 그러한 수면 박탈 10 스트레스 18 같은 다른 변경 조건. 중요한 것은, 그것은 또한 감정, 긍정적이고 부정적인 모두 17 구체적으로 표시 있지만 중립 산만 8, 19했다. 그 융통성 감안할 때,이 프로토콜 및 그 변종은 건강과 임상 모두 그룹에서 응답과 정서 산만하게 대처의 신경 상호의 조사에 사용할 수 있습니다. 후자 일대에서는 identific 수 있습니다증가 감정 distractibility (예, PTSD, 사회 공포증) 12,20과 관련된 불안 장애에서 관찰 감정 산만의 악화 영향을 기본 메커니즘 ation. 이 프로토콜의 성공은 동시에 감정 및 인식 관련 뇌 영역과 그들의 상호 작용 활동을 탐구뿐만 아니라 자사의 적응성 등 수사의 목표에 따라 감정 산만의 특이성을 선택 가능성에 의존합니다.

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Disclosures

관심 없음 충돌 선언하지 않습니다.

Acknowledgements

FD는 정신 분열증과 우울증에 관한 연구와 캐나다 정신 연구 재단에서 CPRF 수상에 대해 미국 국립 얼라이언스에서 젊은 탐정 수상에 의해 지원되었다.

References

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