再固定ウィンドウの間に絶滅の訓練は恐怖の回復を防ぎ

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Neuroscience

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Summary

恐怖条件は絶滅と呼ばれるプロセスを介して抑制性の低下が、そのような時間やストレスへの暴露の通路のような条件の下で再浮上することができますすることができます。我々のプロトコルは再固定ウィンドウ(再活性メモリの再貯蔵期)に絶滅を導入することによって、恐怖の回復を防ぐ新しい方法を提示します。

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Schiller, D., Raio, C. M., Phelps, E. A. Extinction Training During the Reconsolidation Window Prevents Recovery of Fear. J. Vis. Exp. (66), e3893, doi:10.3791/3893 (2012).

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Abstract

それは状況が安全になった後、長い持続するときの恐怖は不適応です。それが永続的に恐怖の戻りを防ぐアプローチを開発することが重要である。パブロフの恐怖コンディショニングパラダイムは、一般的に実験室で制御された、斬新な恐怖の関連付けを作成するために採用される。嫌悪結果(無条件刺激、米国)を用いて無害な刺激(条件刺激、CS)をペアリングした後、我々は一人で1,2だけ刺激を提示することによって、恐怖反応(条件反応、またはCR)を引き出すことができます。恐怖が取得されると恐怖は、もはや3を表明なくなるまで、条件刺激が繰り返し嫌悪成果なしで提示される、それは、絶滅のトレーニングを使用して減らすことができる。この阻害学習は元の恐怖記憶の4を使用して式を競うCSのための新しい、安全な表現を作成します。絶滅が阻害恐怖で有効であるが、それは永久的ではありません。恐怖が自発的にすることができます時間の経過とともに回復します。初期学習の文脈へのストレスへの暴露や返品も浮上3,4に恐怖を引き起こす可能性があります。

我々のプロトコルは、より恒久的な方法で感情的なメモリを変更する再固定ウィンドウを標的とすることで、絶滅の過渡的な性質に対処しています。十分な証拠は、連結メモリを再度アクティブにすると、メモリが再び干渉5月9日の影響を受けやすくなり、その間に、不安定な状態に戻していることを示唆している。これはメモリ15の強さや年齢によって異なりますが、機会のこのウィンドウには、再活性化した直後に開いて、後で5,11,16約6hrs近いように見えます。それが10,11 reconsolidates、新しい情報が元のメモリ·トレースに組み込むようにすることで、このメモリが更新される場合があります。非ヒト動物を含む研究は、正常に再内薬理操作を導入することによって、恐怖記憶の発現をブロックしているコンソリデーション·ウィンドウは、しかし、使用されるほとんどの薬剤は人間に有毒であるのいずれか、またはヒトの研究12月14日で使用した場合あいまいな効果を示している。我々のプロトコルは、人間にとって安全で効果的な、まだ、非侵襲的、行動的な操作を提供することにより、これらの課題を解決します。

絶滅する前に恐怖記憶の想起を促すことで、私たちは本質的に再固定プロセスをトリガし、恐怖記憶がまだ干渉の影響を受けている間に新たな安全性情報絶滅)を組み込むことができます。ラットではこの行動操作を採用した最近の研究では、正常にこれらの時間パラメータ11を用い恐怖記憶をブロックしています。ヒトにおけるその他の研究では、従来から連結モータ16、エピソード17、または宣言18思い出の取得後に新たな情報を導入すると、元のメモリ·トレース14との干渉につながることが実証されている。我々は、新規プロ下概説トコールは人間に恐怖の回復を阻止するために使用されます。

Protocol

概要

我々は、このプロトコルで記述研究は3つの実験群の被験者間デザインで、3日連続で行われている。 1日目に、すべての被験者は、彼らがいないと別の衝撃を予測する手がかり2、1を区別することを学ぶ恐怖条件付けを受ける。 2日目に、すべての被験者が絶滅の訓練を受けるが、事前に何が起こるかに見なす異なる2つのグループは、第三のグループに対し、絶滅の訓練はそのようなキューを受信しない前に、恐怖記憶を再びアクティブにリマインダーの手がかりを受け取る。恐怖記憶がreconsolidatingている間に一つのグループが消滅する前にリマインダキュー10分を受け取り、こうして彼らは絶滅を受ける。このウィンドウは、おそらく閉じた後に、他のグループが絶滅する前にリマインダキュー6時間を受け取り、こうして彼らは絶滅を受ける。第三グループは絶滅を受ける前に何リマインダー合図を受け取っていない、したがって、それらは標準的な絶滅の訓練を受ける。 3日目に、すべての被験者Rもう絶滅セッション用eturn。彼らは3日目に付きキューを最初に見恐怖のレベルは恐怖記憶が残っているかどうかを示します。すべての3日間は音弱毒化、恒温室で同じ実験設定で行われており、。条件刺激は、コンピュータの画面上に表示色の正方形である。我々は、( 表1を参照)BIOPACシステム·モジュールを使用して、それぞれ、軽度の感電や皮膚コンダクタンスと恐怖を誘発し、測定します。デスクトップコンピュータは、別のコンピュータを対象に実験的なスクリプトを実行して提示するために使用されている間、SCRの記録および監視を可能にAcqKnowledgeソフトウェアプログラムを実行するために使用されます。被験者は一日の同じ時間のまわりにすべての3つの段階を経る。

1。皮膚コンダクタンス反応(SCR)と恐怖アセスメント - 電極アプリケーション&レコーディング

  1. 実験室は、理想的には(私達が私達の部屋はどこかbetwee設定暖かく保たれるべきであるnは70〜75度)の信頼性と測定可能なSCRを容易にするためにインチ蒸留水で湿らせたQティップを使用して、被験者の右または左の指先をきれいにし、彼らは皮膚を乾燥させることができるように我々は、汗の応答を中断、研磨cleansorsはお勧めしません。指先が完全に前に電極アプリケーションに乾燥していることを確認します。
  2. 両電極(ここでは、パーカーラボラトリーズにより、 "Signaのジェル"を使用し、電極はBIOPAC Systems社製MP100データ·アクイジション·システムに接続されている)に導電性の高い電解質ゲルを適用します。これは、SCR信号でinterefereができるだけでなく若干のSCR電極の上方に上昇し、ゲル内に気泡がないことを確認するために、ゲルを許可します。
  3. 皮膚電気信号がより顕著である第一およびsec​​指骨、手の間の第一および秒指に電極を取り付けます。電極ベルクロストラップがしっかりと固定されていることを確認し、彼らが自分の指先で任意のパルスを感じるかどうかを報告するために被験者に依頼してください。この脈打つインド系ストラップをSCR信号とinterefereできる、きつく適用されているATES。
  4. 皮膚コンダクタンス電極が固定されたら、被験者の皮膚電気信号をテストするために、約5分間皮膚コンダクタンスのサンプル録音を開始します。ここでは、Macのデスクトップコンピュータ上でAcqKnowledge 3.9ソフトウェア(BIOPAC Systems社から)とレコードSCR波形を使用しています。我々は、200Hzのサンプリングレートは、SCRのような低速のような信号のための適切なレベルを使用、しかしより高いレートを使用することができる。録音画面では、被験者の視力の実験スクリプトとoutを提示しているコンピュータとは別であるべきである。被験者はそれらを見に行くと深い息を止めるように指示することによって堅牢なSCRのレスポンスを持っていることを確認し、これが(そのような応答の例については、 図1を参照)、SCRの大幅な上昇を生成する必要があります。

2。軽度の電気ショックの刺激による恐怖誘導 - 電極アプリケーション&ワークアップ手順

  1. 手首OPPOでサイトSCRの電極を持つ手は、刺激バーを取り付けます。ここでは、我々は棒電極(BIOPAC Systems社からの製品コードEL350)を使用し、それぞれに適用されるコンダクタンスゲルのビーズとSD9の方形パルスミュレータ(草テクノロジーズATRO-メッド、Inc。製品グループによって行われた)に接続電極ヘッドの。
  2. 衝撃トリガはワークアップ手順の間に刺激ボックスから抜いてください。長掌筋の腱のいずれかの側に、内側の手首にバーを置き、実験中な場所に保管しますが、ストラップがきつすぎる上にないことを確認するために、ナイロンベルクロストラップで固定します。
  3. それらは手動で配信ショックを受けることが主題に通知します。低レベル(ここでは20 Vをお勧めします)で起動して、彼らが不快しかし痛くないと判断したレベルまで働く。他の人が持っているが、我々は、200ミリ秒、50パルス/秒、過去の恐怖条件付け試験21,24の配列で使用される標準的なレベルで設定することが可能衝撃の持続時間をお勧めします同じ感覚25,26を誘導するためにわずかに異なる期間を使用していました。
  4. 手動で20ボルトから始まり、ショックの引き金を引きます。被験者はショックが不快ですが、苦痛ではないことが示されるまで、徐々に、5V刻みで強度を増加させる、シングルショックを引き金と続ける。衝撃に大SCR(ショックに対する応答の例については図2を参照)があるはずです。最後の衝撃のレベルを記録し、実験の残りのためにこの電圧レベルを維持します。

3。 1日目 - 買収

  1. 常に画面に目を保つために被験者に指示し、突然の呼吸変化はSCRと干渉することができるので運動を必要とし、自然に呼吸しなくなり快適なポジションを見つける。両腕は、被験者の前に、または快適な椅子の腕の上にテーブル/机の上に手首を使ってリラックスした位置に配置する必要があります。彼らは画面上に視覚刺激が出現することを主題に知らせると時折ショックを受ける。彼らは見て、ショックを受けているアール刺激間の関係を監視するために被験者に指示します。
  2. ミュレータに再びトリガを差し込み、OFFにするには、外部からAcqKnowledge設定でトリガを変更してください。件名を開始する準備ができたら、録音したレベルまで戻って電圧をかけると、AcqKnowledgeファイルとスクリプトの両方の実験を開始します。ここでは、我々は心理学のソフトウェアツールからE-プライムソフトウェアバージョン2.0を使用し、株式会社
  3. 収集セッション中に、1つの条件刺激(ここでは、黄色の四角形)が試験のサブセット(38%)に嫌悪結果(ここでは、軽度の衝撃)と共同で終了すること、我々のCS +としてこれを参照してください。他の条件刺激(ここでは、青い四角)は、米国と対にされることはありません。我々としてこれを参照して、CS-。被験者との関係を実現するかつて我々は、以前の仕事は急速な絶滅にその100%の補強結果を発見したので、学習を遅くするために部分的な補強材を使用CS +と米国は21日に変更されました。部分強化のパラダイムは、このように、CS +潜在的に(各CSタイプにエアコンと無条件SCRの例については図3を参照)衝撃を与える生理的反応で汚染されている関連のSCRを除いて、私たちは、非強化、CS +トライアルへの我々の分析を制限することができます。
  4. 条件刺激(CSS)を4秒間表示されている。被験者は中央の白い固定クロスに黒い画面を表示、その間に10から12秒のランダム変数間トライアル間隔(ITI)は、あります。各セッションには、実験を示す画面で始まる開始しようとして(* READY *)であり、実験の一部(※実験*のこの部分を完了している)ことを、彼らが正常に完了したことを示す画面を表示して終了します。取り込み中、10補強されていない試験、CS +試験と10のCS-トライアルの総数はショックによって補強されている6 CS +トライアルに加えて提示する。
  5. 二つの異なる擬似ランドセルをプロデュース全くトライアル型(CS + CS-またはCS +米国)が2倍以上繰り返さないこと。など実験全体に最適化さ受注各注文内で、釣り合いのCSの色。これは、その割り当て、各グループ内の個体間でランダム化される4桁になるはずです。我々は、彼らが(試験順序の例については、 表2を参照)consecutivesショックを受けることは決してありませんと仮定してから科目を防ぐために、連続した強化、CS +米国の臨床試験のうちの少なくとも一方が起こることなどをお勧めします。

4。 2日目 - 再活性化&絶滅トレーニング

件名内訳:

無作為に3群に1日目から恐怖の適切な取得(下記の除外基準を参照)が示されているすべての科目を分ける:

グループ1(再活性化- 10分):10分再固定のウィンドウ内に検索した後に絶滅の訓練を受け取る

グループ2(再活性化- 6時間):再固定ウィンドウの外に取り出した後に絶滅の訓練6時間を受け取る

グループ3は、(無再活性化):任意の検索せずに、標準の絶滅の訓練を受け取る

  1. 1日目に設定されたのと同じ衝撃レベル(全く後処理は必要ありません)で、2.2 - ご到着時には、各被験者は、ステップ1のように設定する必要があります。新たな命令はありません。快適に座るとちょうど前日として、提示刺激に注意を払うように件名を教えてください。
  2. 再活性化グループ(10分及び6時間の両方)の被験者は10分間の休憩に続いて、CS +(無衝撃)の単一の、補強されていないプレゼンテーションを受ける。無再燃群の被験者は、セットアップ手順を受けるが、その後再活性化セッションなし休憩に直接移動します。休憩中に、SCRのAcqKnowledge記録を停止されている別の画面にゼロと直接被験者の注意を刺激電圧を回す事前に選択したテレビ番組( 例えば 、ここでは、私たちが"ザ·シンプソンズ"のエピソードのランダムに選択された約10分間の部分を使用しました)。すべての電極が接続されたままである被験者は10分間それを見ていこう。
  3. 休憩の後、再活性化 - 10分群は絶滅の訓練を進める。 6時間後に絶滅の訓練のための再活性化、6時間、グループリターンの被験者。無再活性化の被験者に対して、ハーフ直ちに絶滅の訓練を受け、訓練のための6時間半後に戻ります。このグループには、リマインダーキューと同様に、再活性化し、各グループ内のリマインダー絶滅の訓練の間に別の時間経過のために制御します。また、再活性化、6時間群の被験者は、午後または夕方のいずれかで絶滅を受けるかもしれないので(再活性化した後に経過する十分な時間を確保するために)それは朝のreactivati​​on-10分と無再燃群では被験者を実行することが重要です、午後、夕方、日の各時点での被験者の均等な分配を可能にする。
  4. DURる絶滅、10補強されていないCS +試験や、CS-11の試験の合計数は、各再活性化グループに提示されます。 CS-が再活性化セッション中に提示されていないので、余分なプレゼンテーションは、すべてのCSSのように絶滅のセッションに追加されるべきである2日間、同じ回数だけ表示されている。無再活性化グループは、それぞれのCSの11補強されていないプレゼンテーションを受信する必要があります。
  5. 絶滅のセッションでは、AcqKnowledge記録ファイルを再開し、設定されたレベルに刺激電圧を返します。絶滅スクリプトは* READY *画面上で待機している実験的な画面に出席するために被験者に指示します。前日の方向のリマインダは便利なことがあります。被験者はショックなしで両方のCSSの繰り返しプレゼンテーションを受信することにより絶滅の訓練スクリプト、( 表2参照) 再開します。

5。 3日目 - 自発恐怖回復アッセイ

  1. 被験者は十分な消光学習(参照を示していた場合下記の除外基準)彼らは絶滅のセッション後にラボ24時間に戻るはずです。到着すると、彼らは、手順1と2.2%のように設定する必要があり、電圧が取得セッションと同じレベルに設定されています。前の日からの指示の対象を思い出させる。
  2. 各被験者は、彼らが再び応答が時間の経過による回復恐れる程度を評価するためにCSS( 表2を参照)の両方の10補強されていないプレゼンテーションを受信することにより、再絶滅セッションを受けるだろう。 3日目の最初の試験では、余分なCS-( 表3を参照)であるべきであり、セッションの開始時に定位反応のため無視されます。 (後期買収からのデータのみを消去学習を評価するために使用されているので同じことが、しかし、2日目の開始時に行うことができます(下記の除外基準を参照)、最終的な分析では、この勧告は、2日目には重要ではありません。) 3日目の次の裁判は、CS +との間で相殺されるべきであるCS-。 SPontaneous回復は絶滅時に最後のCS +試験から再絶滅時に最初にCS +公判中にSCRを減算することによって測定されます。
  3. セッションの終了時に被験者は報告を受けており、出発前に40ドルを支払った。

6。前処理およびSCRデータのスコアリング

  1. AcqKnowledgeソフトウェアを使用してデータをオフライン解析する。 t(時間)、 デルタt(レイテンシ)とPP(ピーク·トゥ·ピーク):ここでは、我々のデータ·チャートから測定される3つのパラメータを設定します。これらの測定値は、選択されたSCRのタイムポイント、レイテンシとピーク振幅を記録します。あなたの測定値を記録する新しいジャーナルグラフを開始します。ローパスフィルタを通過する波形変換を選択することにより、高周波データを減らすために→デジタルフィルタ→FIR→ローパス(我々はソフトウェアガイドのアクノリッジに記載されているデフォルト設定を使用します。カットオフ周波数= 25; 32個の係数、フィルター全体波)。選択範囲によってノイズを低減するために、データを平滑化ティンは、Transform→平滑化→変換全体の波が(私たちはソフトウェアガイドのアクノリッジに記載されているデフォルト設定を使用します。平均値の平滑化を、平滑化係数= 3サンプル、フィルタ全体の波であるが、より高いサンプリングレートやノイズが増加して、平滑化因数は、することができます増)となりました。
  2. 刺激開始後に0.5から4.5秒のウィンドウ内で始まり最大の波形(マイクロジーメンスで、μs)との差をピークにベースを取ることによって、各試行間に皮膚コンダクタンス応答を選択します。 SCRの発症は刺激固有の応答としての資格には、このウィンドウ内で開始する必要がありますが、ピーク時に時間がかかることがあります。彼らはピーク振幅は、しかし、5秒後にピークが刺激固有とはみなされず、無視されるべきであるという応答が表示されるまで、SCRが記録されることがあります。まだ裁判の終わりでピークに達しているSCRは衝撃によって汚さとnですSCRの後続の増加を生成することができる:鉄筋コンクリート試験が記録されてはいけない理由これは正確であるOTは、CS自体に関連する。
  3. 0.02μsの応答ピーク基準が利用されるべきであり、この基準以下の応答は一般的にノイズとみなされ、ゼロとしてエンコードされます。得点した後に、各科目の補強されていないすべての試験は、そのそれぞれの被験者の平均米国の対応で割る必要があります。これは、取得セッションと被験者の衝撃反応性の個人差のためのアカウントですべての衝撃試験の平均SCRを取ることによって導出される。最後に、すべての試験では、歪度を軽減するように形質転換平方根である必要があります。

タイミング

1日目

準備:5月7日分

買収スクリプト:≈9分

合計:15分

2日目

準備:5月7日分

再アクティベーションスクリプト:≈30秒

休憩:10分

合計:20分

3日目

準備:5月7日分

再絶滅スクリプト:≈6.5分

合計:15分

7。各グループの代表的な結果

1日目(買収)の終わりに、被験者はより高いCSに応答して、つまり、CSSに差SCRを示さなければならない+と比較して、CS-(個々の被験者からの例については、 図4、取得を参照してください)。 2日目(再活性化/絶滅)の終わりまでには、この差動応答は、CS +とCS-(個々の被験者から例えば図4に 、絶滅を参照してください)との差は、もはや存在しないように、減少するはず。 3日目に自然回復を調べるときに、我々は、再活性化、10分群では恐怖の回復の欠如を見ると期待このグループ以来、そのため、元のメモリ·トレースは、この新たな安全情報で再び固めるできるように、と恐怖反応の回復を防止する(個々の被験者から、例えば、 図4上部パネルを参照)、再固定ウィンドウ内絶滅の訓練を受けた。我々は、再固定ウィンドウの外に絶滅の訓練を受けた再活性化、6時間群では、CS +(ないCS-)(個々の例については、 図4、中央のパネルを参照してくださいについては、しかし、恐怖のかなりの回復を参照してくださいことを期待する件名)だけでなく、(個々の被験者からの例については、 図4、底面パネルを参照)標準絶滅の訓練を受け、無再活性化グループ。

図1
図1 SCRの例電極間には、設定します。ブラック、縦の矢印は、被験者が取るように指示された時点を示すSCRの著しい増加をもたらし、深い息が。 拡大図を表示するには、ここをクリックしてください

図2
図2衝撃ワークアップ手順の間SCRの例。黒い縦の矢印はショックを投与した時点を示す。グレーの矢印は衝撃に反応して皮膚コンダクタンス上昇のピークを示しています。 拡大図を表示するには、ここをクリックしてください

図3
図3 CSの発症+ショックの配信(US)にも大きく無条件反応(UR)が続くに条件反応(CR)の例;。その後の試験は、そのものであるCS-。黒い矢印のインド系、グレーの矢印は、CS発症およびオフセットを示す米国の配信を食べました。 拡大図を表示するにはここをクリック

図4
図4に各実験条件(上部パネル:再活性化- 10分、中央のパネル:再活性化-6時間、下パネル:なし再活性化)から、個々の被験者における買収、絶滅と自然回復の例

表1
表1関連製品や機器の表。

表2
表2。再固定プロトコルおよびタイムライン。

表3
表3の各フェーズの試験順序の例実験。注1余分なCSをする必要があり、CS +の再活性化を考慮するために注意を促すメッセージ·グループの両方にデイ2.2(絶滅)に追加する。 3日目(灰色の背景で示される)の最初のCS-トライアルは、セッションの開始時に定位反応のため無視されます。

実験では、設定

セットアップは、E-プライムを実行しているPC、実行しているMacが認める、MP100 BIOPACシステム、ショックボックスが含まれています。インラインコードはアクノレッジソフトウェアとショックボックスと通信するために、E-プライムスクリプトにプログラムされています。これは衝撃政権をトリガするためにショックボックスに示すイベント発症、および信号を確認するために信号を送信するために、E-プライムできます。電子プライムからの出力は、順番に衝撃ボックス(見にだけでなく、BIOPACシステムに付属のUSB接続を介してアクノリッジを搭載したMac記録生理学にイベント信号を送りBIOPACシステムにプリンタポ​​ートを介して送信されます突くについては、 表1)情報をUCT。

除外基準

彼らは、次のいずれかを示す場合の被験者はすべての実験セッションを完了する前に、またはデータ分析から除外されるべきである:

  • 検出可能または信頼性のあるSCRを表示する失敗 - 適用すると皮膚コンダクタンス反応をテストする際に、被験者はフラットSCRを示すことができる。この問題が発生した場合、それはレスポンスがすぐに現れない可能性があるため、さらに5分待つか、(この場合、電極は、除去清掃し、補充する必要があります)コンダクタンスゲル内に気泡を確認することをお勧めします。これらのトラブルシューティング戦略は実験を免除されるべきである後でさえフラットSCRのレスポンスを持っている科目。
  • CS +とCS-によって間違った方向にある収集セッションの終了(取得試験の後半の平均)( すなわち 、CS->に差SCR:恐怖反応(1日目)の買収を実証するために失敗CS +)又はそのconclには小さすぎるUDE学習は( すなわち 、差が0.1未満μsです)が発生しました。
  • 。CS +とCS-が0.1μsより大きくなって絶滅セッション(最後の裁判上)の端に差SCR:恐怖反応の絶滅(2日目)を実証する故障

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Discussion

我々はここで提示プロトコルは嫌悪結果と対中性刺激に対する単純な恐怖条件応​​答を作成できます。日後に我々は、その再固定をトリガーするために恐怖記憶を復活。この段階では、我々は絶滅の訓練の形で干渉を誘発した。絶滅が再固定に影響を与えていることを確認するために、我々は2つ​​の対照群を使用していました。一つのグループは再固定をトリガーリマインダー裁判なし絶滅を受け、別のグループが催促裁判を経験したが、その後、再固定ウィンドウの外で絶滅を受けた。次に、メモリが自発的に回復したかどうかを条件刺激に対する恐怖反応が回復したか失敗したか、次の日の間に、測定された。

パブロフの条件付けは、広く多くの種を超え、過去数十年の間に使用されてきた古典的なパラダイムである。動物の研究は恐怖associの形成の基礎となる神経機構について説明しましたationと非常に詳細19,20年に絶滅。ヒトでの研究は、正常ヒトの脳内の21から24まで神経相関を明らかにするために、このプロトコルを適応している。現在のプロトコルは微妙この十分に確立されたパラダイムの変化と人間の再固定を明らか特徴付けるおよび操作することが理想的です。

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Disclosures

特別な利害関係は宣言されません。

Acknowledgments

我々は、データ収集の支援についてD.ジョンソンおよびK. Doellingに感謝します。我々はまた感謝M.-H.実験プロトコルに関する助言フィス、J.レドゥー、Y.ニヴとM.ミラド。この調査は健康(NIH)の助成金R21をMH072279(EAP)、NIHの助成金R37 MH038774、P50 MH058911、RO1 MH046516とK05 MH067048(JEL)、ポストドクトラルフェローシップNSERC、CIHRとAHFMRのジェームズS.マクダネル財団と国立研究所によって資金を供給された(M-HM)、およびフルブライトとBlavatnik賞(DS)。

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