認知に関する情動の損なう効果の脳イメージング研究

Neuroscience

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Summary

我々は、機能的磁気共鳴画像法を用いて、認知の感情の有害な影響を媒介する神経機構の調査を可能にするプロトコルを示す。このプロトコルは、健康と臨床の両方の参加者と一緒に使用することができます。

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Wong, G., Dolcos, S., Denkova, E., Morey, R., Wang, L., McCarthy, G., Dolcos, F. 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

感情は、両方を向上させる (例えば、感情的なイベントのためのよりよいメモリ)とを損なう (例えば、増加した感情的な散漫性)の影響を(1レビュー)行使によって認知に影響を与える可能性があります。感情の記憶増強効果(も1、3-5を参照)の神経相関の調査を可能にする方法を説明する2私たちの最近のプロトコルを補完し、ここではの有害な影響の神経相関の調査を可能にするプロトコルを提示認知上の感情。この方法の主な特徴は、それが"ホット"な感情処理(HotEmoシステム)に関わる腹側神経系の活性との間の相互変調の識別、および背側システムは、より高いレベルの"コールド"認知/エグゼクティブに関与できることです認知能力と行動の個人差(1レビュー)にリンクされている処理(ColdExシステム)、。その初期introdu以来、ction 6、このデザインは、ワーキングメモリ(WM)を中心に、認知上の感情的な気晴らしの有害な影響の神経相関に関する様々な側面の解明に特に汎用性と影響力の実証、およびそのような気晴らし7,11への対処をしている、両方8月11日健康と臨床の参加者12〜14インチ

Protocol

I.作業の設計、刺激、および実験プロトコール

  1. このプロトコルの基本的なタスクは、新規タスクは無関係感情とニュートラルdistractersが覚書及びプローブ(元のタスクを示す図については図1を参照)間の遅延間隔の間に提示される遅延応答WMのタスク、です。参加者はこのタスクを実行中にイベント関連fMRIデータが記録されます。実際distractersのスクランブルバージョンも同一の基本的な特性(例えば、空間周波数と輝度を)持っている知覚コントロールとして使用することができます。

図1
図1。気晴らしと遅延-応答ワーキングメモリータスク (6から、許可を得て) の一般的な図 。 IMPACを増加させるために3つの面が強く背執行システムを従事するために覚書に使用されている、と小説distractersのペアが使用されます。WMのパフォーマンスと脳活動に関する感情的な気晴らしのt。感情的なdistractersの影響も(図示せず)色で画像を提示することによって増加し、同様の感情と意味内容とdistractersを組み合わせることができます。この文脈では、細心の注意をも可能困惑を導入しないように、そのような明るさと空間周波数15などの基本的なプロパティ、で感情的中立の画像を一致させるに注意を払う必要があります。参加者はまだdistractersの処理中にWMのタスクに焦点を維持するため、および応答ボタン(1 =旧、2 =新規)を押すことにより、プローブに迅速かつ的確な対応を行うように指示されます。刺激提示のために、我々はCIGAL(使用http://www.nitrc.org/projects/cigal/を )。覚書とプローブは、カラーまたは白黒で表示することができます。

  1. それは、覚書の顔の性別は、バランスのとれた男性の割合(50%)とfを持っていることをお勧めしますemales(50%)。同様のバランスのとれた割合は、(50%) 古いもの新しい (50%)、プローブ用にお勧めします。 WMのタスクの難しさこれらの比率を変えることによって変えることができるおよび/またはその他の要因を変えることによって - 例えば、プローブと同じ覚書及びそれらの類似性からの面の間で顔の特徴の類似性、および/または存在/不在を操作することによって覚書内に追加可能なエキストラ-顔貌(映画も参照してください)​​。顔に加えて、他の刺激にも覚書とプローブ9として使用することができます。
  2. それは"スローペース"設計堅牢なfMRIの信号も少ない試行で得られるように(6から補足資料を参照)、その安定性を与えられたが、条件6 30〜40臨床試験、11は 、この設計で使用することをお勧めします。これは〜1.5〜2時間のfMRIデータの収集が可能になります。、健康と臨床の両方の参加者で使用することは可能である。試験の比較的低い数字のために、そのわずかな欠点にもかかわらず"ペースの速い"のデザインに比べて関与できるよう、このデザインは機能的にも有利な、より安定した単一試行fMRIの信号と個々の試験に関連する信号のより良い分離を得るのと試験刺激/フェーズ内での利点があります接続性の分析。
  3. distractersの種類の変化も調査し、対象となる集団の目標に応じてそれを適応することによって、この設計の多様性に貢献しています。オリジナルデザインの6の感情とニュートラルdistractersは国際情動写真システム16から選ばれたが、同様の効果がdistracters 12と、および/ ​​またはでWMのタスクの感度を増加させる操作と効果的な他の小説の刺激を得ることができます。動作の違い(例えば、また、その応答で参加者の信頼を評価することで)11を検出。
  4. 例えば、戦後のVEの最近の研究で12でまたは心的外傷後ストレス障害(PTSD)のないteransは、一般的な否定的な感情を誘発する感情的な個別行動計画の画像は、戦闘関連の写真に置き換えられた。これらの写真は、より具体的に戦闘関連のトラウマにリンクされているため、特にPTSD群では戦闘に暴露したコホートでより効果的distracters、なるされている感情を誘発することが期待されていた。また、特定の否定的な感情(例えば、不安を)誘発する刺激または感情的に正の刺激もdistractersとして使用することができる。例えば、恐ろしい表現を表示すると、社会不安を誘発するため、WM 11日に一時的な不安を誘発する気晴らしの影響を調査するのに有効である可能性に直面している。また、同様の効果が正のdistracters 17で見つけることができます。
  5. 最後に、その他の措置(例えば、行動および人格に関連)と一緒にこのパラダイムは、異なる脳の活動と個々の関係を調査するために使用することができますこのタスク8、10、11の認知能力に影響を与える様々な面でences。

II。スキャンのために件名の準備

すべての参加者は、倫理委員会によって承認されるべき実験的なプロトコルを、実行する前に書面によるインフォームドコンセントを提供する必要があります。

前にスキャン部屋に入る

  1. スキャンの日に、参加者の現在の感情状態は気晴らしとWMのタスクのムードの効果を制御するために、評価される。ポストスキャンの評価と併せて、これらの初期の評価も研究11に参加の結果として、気分の変化を画面に使用することができます。
  2. スキャンの前に、参加者は、スキャンの手順の詳細に通知され、行動課題のための具体的な指示が与えられます。参加者はまた、タスクを理解するために、短い練習セッションを完了します。
e_step">スキャンの部屋に入る

  1. 参加者は、スキャン中に快適性を確保し、動きを最小限に抑えるため、ヘッドのための追加のクッションと、スキャニングベッドに仰臥位にあります。さらにヘッドの動きを最小限に抑えるために、テープの長さの非粘着面は、被験者の前頭部の周りに軽くラップされることがあります。被験者は、MRIスキャン中に実験者と通信するために耳の保護だけでなく、分離のヘッドフォンを与えられている。
  2. 被験者の右手は、応答のボックスに快適に配置されている。データの収集を開始する前に、それは応答ボタンが正しく動作して被験者が刺激の提示には明らかに画面の投影を見ることができることを確認するために重要です。緊急停止ボタンは、被験者がスキャナを停止するには、どんな緊急の必要性を示すことができるように、近くに配置されます。

スキャンセッションに続いて

  1. 追加のタスクは、さらなる行動assessmenのために使用することができますTS - たとえば、定格で、distractersへの参加者の感受性を決定するために感情価distractersの/強度および/またはdistractersの主観的に知覚される散漫。これらの評価は、そのスキャン中に使用される感情刺激の主観的な認識は、文献に示されている以前の効果を複製し、定格内の個々の違いが認知6日の感情の有害な作用を媒介する神経機構に与える影響を調査するために使用できるようにするために使用することができます。 、8。
  2. 性格特性(例えば、特性不安、感情的な反応性)の評価も11をスキャンする前に実行されていない場合、MRIスキャンの後に行うことができます。

III。データの記録および分析

スキャンパラメータ

オリジナルの研究6では、我々はMRI録音用の4テスラゼネラルエレクトリックのスキャナを使用してMRIデータを収集し、より多くのREC用タスクのENT版我々はまた、1.5 Tスキャナ11とMRIデータを収集することに成功した。 30機能的なスライスの4Tスキャナ、シリーズで(ボクセルサイズ= 4 × 4 × 4 mm)が軸方向に逆スパイラルのパルスシーケンスを用いて取得された(TR = 2000ミリ秒、TE = 31ミリ秒; = 256 × 256ミリメートルビューのフィールド) 、こうしてフル脳カバーすることができます。同様に、28機能的なスライスの1.5スキャナ、シリーズの(ボクセルサイズ= 4 × 4 × 4 mm)は、軸方向にechoplanarシーケンスを使用して得られた(TR = 2000ミリ秒、TE = 40ミリ秒、視野= 256 × 256 mmのフィールド)。 (;解剖学-機能的な比= 4:1の面内分解能= 1 mm 2)の高分解能構造の画像は、軸方向に買収された。

データ解析

:我々は、統計的パラメトリックマッピング(SPM使用http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/社内MATLABベースのツールと組み合わせて)。前処理は、典型的な手順が含まれます:品質保証*、TRlignment、モーション補正、共同登録、正規化、および平滑化(8 × 8 × 8 mmのカーネルを使用して)、*基本的な品質保証データの目視検査を関与、参加者と運動に関連する成果物の総動きを検出するためにデータだけでなく、MR信号の異常なスパイクを持つボリュームの識別。個人およびグループレベルの統計分析は、不正解のタイプ(感情的な対中立気晴らし)によると脳活動の比較を含む。また、散漫性の主観的または客観的な措置(例えば、感情と散漫性評価とワーキングメモリの性能)6,8,11及び/または得点のインデックスの人格対策と脳画像データの相関が(例えば、特性不安)11はまた、実行することができます調査の方法脳の活動は、それらの措置の個人差との共同によって異なります。このプロトコルを使用して我々の研究のすべての分析は通常、WHE、遅延周期の間に観察された活動に焦点を当てているn個のdistractersが発表、しかし活動(例えば、プローブ)他のイベントにも調査することができる時間は、ロックされています。

IV。代表的な結果

図2
図2。感情的な気晴らしの存在下での腹側対背脳のシステムの活動の反対パターン (6から、許可を得て)。このような背外側前頭前皮質のような背幹部の脳領域(青い塊)、で減少した活動を作り出している間感情distractersは、そのような腹前頭前野(vlPFC)と扁桃体(図示せず)などの腹側情動の脳領域(赤い塊)に増強された活性を生産(DLPFC)と横方向の頭頂皮質(LPC)。中央の画像は、横方向に表示されている高解像度の脳画像に重ね合わせ、少なくとも邪魔条件(すなわち、感情的な対スクランブル)対ほとんどの間に直接的なコントラストの活性化マップを、示しています。右半球の眺め。脳の画像の下部にある色の水平バーが活性化マップのt値の勾配を示している。線グラフは、代表的な背側と腹側脳領域(色分けされた矢印で示される)の活動の時間経過を示す。 x軸上にある灰色の長方形のボックスは発症と持続覚書の、distracters、およびプローブを、それぞれ示している。 FFG =紡錘状回。

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Discussion

この実験的なデザインは、現在進行中の認知過程で感情的な気晴らしの有害な影響がHotEmo腹側神経系およびColdEx背側システムの間で相互変調を伴うという初期の脳機能イメージングの証拠を提供した。この背腹解離は、感情的な気晴らし6の存在下で障害WMのパフォーマンスにリンクした体系的に通常の8-11、臨床12-14に複製されており、このような睡眠不足10、ストレス18などの他の変更された条件、。重要なのは、それはまた感情的な、正と負の両方から17ではなく、中立的な気晴らし8、19〜固有であることが示された。その汎用性を考えると、このプロトコルとその亜種は、健康と臨床の両方のグループに対応し、感情的な気晴らしへの対処の神経相関の調査で使用することができます。後者のコホートでは、それはidentificできます増加した感情的な散漫(例えば、PTSD、社会恐怖)12,20に関連付けられている不安障害で観察感情気晴らし、の悪化への影響のメカニズムについて注意深く検討する必要があります。このプロトコルの成功は、同時に感情や認知に関連する脳領域およびそれらの相互作用のほか、調査の目的に応じて感情的な気晴らしの特異性を選択するために、その適応性に関する活動を探求する可能性に依存しています。

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Disclosures

利害の衝突は宣言されません。

Acknowledgements

FDは、統合失調症とうつ病に関する研究とカナダの精神疾患研究財団からCPRF賞のための米国国立アライアンスから若手研究者賞によってサポートされていました。

References

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