Reducción de la ansiedad estatal mediante el mantenimiento de la memoria de trabajo

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Summary

Este protocolo demuestra cómo medir ansiedad-potenciado sobresalto durante el Sternberg Working Memory paradigma.

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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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Abstract

El propósito de este protocolo es explicar cómo examinar la relación entre los procesos de memoria de trabajo y la ansiedad mediante la combinación de la memoria de trabajo de Sternberg (WM) y la amenaza de los paradigmas de choque. En el paradigma WM de Sternberg, los sujetos deben mantener una serie de letras en el WM durante un breve intervalo y responder identificando si la posición de una letra dada en la serie coincide con un indicador numérico. En el paradigma de la amenaza de choque, los sujetos están expuestos a bloques alternantes donde están en riesgo de recibir presentaciones impredecibles de una descarga eléctrica leve o están a salvo del choque. La ansiedad se examina a través de los bloques de seguridad y amenaza utilizando el reflejo de sobresalto acústico, que se potencia bajo amenaza (Ansiedad-Potenciado Startle (APS)). Al conducir el paradigma WM de Sternberg durante la amenaza de choque y probar la respuesta de sobresalto durante el intervalo de mantenimiento WM o el intervalo intertrial, es posible dEtermine el efecto del mantenimiento de WM en APS.

Introduction

Según la teoría del control de la atención (ACT), la ansiedad interfiere con el procesamiento cognitivo compitiendo por el acceso a recursos limitados de memoria de trabajo (WM) 1 . Sin embargo, el ACT no aborda la inversa de esta relación ( es decir, el efecto del procesamiento cognitivo sobre la ansiedad). Mediante la manipulación de la ansiedad durante tareas cognitivas utilizando la amenaza de paradigma de choque, es posible evaluar tanto el efecto de la ansiedad en la cognición y el efecto de la cognición sobre la ansiedad 2, 3, 4, 5. El propósito de este protocolo es demostrar cómo administrar el paradigma WM de Sternberg durante el paradigma de amenaza de choque para investigar la relación bidireccional entre ansiedad y mantenimiento de WM.

El paradigma de amenaza de choque es ampliamente utilizado en el laboratorio para manipular la ansiedad estatalF "> 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 y se pueden implementar en sujetos sanos 2 , 3 , 4 , 5 y pacientes 12 , 13 , 14 , 15 igualmente (véase Bradford et al 16 para un ejemplo). el paradigma se compone de bloques de amenaza y seguridad 17 alterna. los sujetos están en riesgo de recibir estímulos eléctricos impredecibles durante los bloques de amenaza, pero no durante los bloques de seguridad. ansiedad de los sujetos se puede sondear periódicamente usando el reflejo de sobresalto acústico 18, 19. los sujetos TípicamenteOw mayores respuestas de asombro durante los bloques de amenaza en comparación con los bloques de seguridad, y esta Ansiedad-Potenciado Startle (APS) se puede utilizar como un índice periférico de cambio en la ansiedad en curso durante la prueba [ 17 , 18] . El Instituto Nacional de Salud Mental (NIMH) reconoce el sobresalto potencial en el paradigma de amenaza de choque como un índice fisiológico de la ansiedad en su matriz de Criterios de Dominio de Investigación 20 . Sin embargo, también es posible sondear la ansiedad de un individuo utilizando una escala de tipo Likert auto-reporte. Dado que la amenaza de choque es un paradigma pasivo, otras tareas cognitivas pueden realizarse simultáneamente 21 . Combinando la amenaza de choque con la tarea de WM de Sternberg, es posible analizar la ansiedad durante el mantenimiento de WM 3 .

Durante el paradigma WM de Sternberg, los sujetos son requeridos para codificar una serie de letras en WM y responder a unaDespués de un breve intervalo 3 , 22 . A diferencia de tareas WM más complejas ( por ejemplo, la tarea N-back) 4 , 5 , 23 , la tarea Sternberg no requiere la manipulación de información en el WM 3 , 22 . Además, los sujetos codifican, mantienen y responden a los elementos durante intervalos distintos. En conjunto, estas características hacen posible disociar el mantenimiento de WM de otros procesos cognitivos más complejos [ 24] . Probando APS durante el intervalo de mantenimiento de WM, es posible determinar el efecto del mantenimiento de WM en la ansiedad. Del mismo modo, al comparar la precisión de WM y el Tiempo de Reacción (RT) entre la amenaza y los bloques seguros, es posible determinar el efecto de la ansiedad en el mantenimiento de WM. Este protocolo detallará los pasos procedimentales necesarios para conducir el paradigma de WM de SternbergLa amenaza de choque, así como los pasos analíticos necesarios para evaluar APS, precisión y tiempo de reacción durante la tarea.

Protocol

Todos los participantes dieron su consentimiento informado por escrito, aprobado por la Junta de Revisión Institucional de la Neurociencia Combinada del Instituto Nacional de Salud Mental (NIMH) y fueron compensados ​​por participar.

1. Configurar el equipo

NOTA: Instale el equipo como se describe a continuación (vea la Figura 1A ) 3 .

  1. En la sala de control, configure dos computadoras, una para administrar el experimento y otra para registrar los datos fisiológicos.
  2. En la sala de la asignatura, configure un monitor estándar de 19 en cristal líquido y un teclado (o cuadro de botones) para mostrar estímulos al participante y para registrar las respuestas de los participantes, respectivamente.
  3. Para registrar la psicofisiología, conecte el equipo de grabación al hardware de monitoreo de psicofisiología usando un adaptador Ethernet a USB.
  4. Para dividir las señales de Transistor-Transistor Logic (TTL) entre la grabación yHardware de entrega de estímulo, conecte el puerto paralelo de la computadora del experimento a la caja de ruptura usando un cable plano.
  5. Para pasar las señales TTL al hardware de monitoreo de psicofisiología, conecte la caja de ruptura al hardware usando un cable plano.
  6. Para pasar los pulsos TTL en el hardware de entrega estímulo, conecte la caja de conexiones al generador de señales mediante un cable de bayoneta Neill-Concelman (BNC).
  7. Para generar una señal de control para el dispositivo de choque, conecte el generador de señal al dispositivo de choque usando un cable BNC.
  8. Configure el generador de señales y el dispositivo de choque para producir un choque de 100 ms, 200 Hz. Vea las Figuras 1B y C para todos los ajustes.

2. Programar el experimento utilizando el software disponible

NOTA: Se utilizó un software de sistemas neurocomportamentales (aquí denominado software experimental, véase la Tabla de Materiales ). Otro equivalenteSoftware.

  1. Programe cuatro fases de prueba utilizando los parámetros que se describen a continuación y los archivos de código suplementarios proporcionados (consulte el código suplementario para más detalles).
    1. Para cada fase, programe 26 ensayos.
    2. Divida los ensayos en 4 bloques alternativos de amenaza y seguridad, con 6 ensayos por bloque.
    3. Al comienzo de cada ensayo, presente una señal indicando cuántas cartas se presentarán por 2.000 ms cada una.
    4. Después de la señal, presente la secuencia de la letra de codificación para 2.500 ± 1.000 ms.
    5. En ensayos de baja carga, presente 5 letras secuencialmente, una después de la otra.
    6. En ensayos de carga alta, presente 8 letras secuencialmente, una después de la otra.
    7. Programa un período de mantenimiento después de la fase de codificación de 9.000 ± 1.000 ms.
    8. Al final del período de mantenimiento, presente un mensaje de respuesta de 2.000 ms.
    9. Programe el mensaje de respuesta para mostrar una letra en el lado izquierdo y un númeroEn el lado derecho del monitor, con la letra que representa una letra de la secuencia de codificación y el número que se refiere a una posición en la secuencia.
    10. Debajo de la letra y el número, mostrar las palabras "coincidencia / desajuste", refiriéndose a si la letra coincide o no coinciden con el número de posición.
    11. Programe el experimento de modo que la mitad de los ensayos coincidan y la mitad de los desajustes.
    12. Utilice un cuadro de teclado o botón para registrar las respuestas.
    13. Separe los ensayos con un intervalo intertrial de duración variable (ITI) que depende del momento de los eventos dentro del ensayo, de modo que cada ensayo tenga 23 s de longitud.
    14. Varíe las duraciones de los periodos de codificación, mantenimiento e ITI a través de los ensayos seleccionando una duración aleatoria (en ms) entre el techo y los valores de piso para cada período.
    15. Contrapesar los experimentos para que la mitad de los participantes empiece en un bloqueo seguro y la mitad de los participantes comiencen en un bloque de amenaza.
    16. En cada carrera,Presentes entre 0 y 2 choques pseudoaleatorios durante cada uno de los bloques de amenaza para un total de 3 presentaciones de choque por carrera. Asegúrese de incluir un ensayo adicional (ficticio) para cada choque para asegurar que el mismo número de ensayos se incluyan en los bloques de seguridad y amenaza.
    17. Al comienzo de cada carrera, se presentan cinco ráfagas de 40 ms de ruido blanco de 103 dB (tiempos de subida / caída casi instantáneos) sobre los auriculares para habituar la respuesta de sobresalto.
    18. Durante cada ejecución, presente 3 presentaciones del ruido blanco durante las siguientes condiciones para investigar la respuesta de sobresalto (ver Figura 3 ): seguro frente a amenaza, carga baja versus carga alta y período de mantenimiento frente a ITI.
    19. Espaciar las sondas para que se produzcan con un intervalo interprobe mínimo de al menos 17 s para evitar la habituación a corto plazo de la respuesta de sobresalto.
    20. Para los ensayos del período de mantenimiento, presente las sondas no menos de 1 s después de la compensación de la serie de letras.
    21. Para ITI triAls, presente sondas no menos de 4 s después de la compensación de la solicitud de respuesta.
    22. Configure el equipo para el monitoreo fisiológico usando el paquete de software asociado, según las instrucciones del fabricante.

3. Ejecutar el experimento

  1. Acompañar a los participantes a la sala de estudio.
  2. Administrar el consentimiento informado.
  3. Déle a los participantes el Inventario de Ansiedad de Estado-Y1 (STAI-Y1) 25 , el Inventario de Ansiedad Beck (BAI) 26 , el Inventario de Depresión de Beck (BDI) 27 y el Índice de Sensibilidad a la Ansiedad (ASI) 28 para llenar antes Instrucciones de tarea y configurar.
  4. Informe a los participantes que verán 2 tipos de ensayos y responderán a esos ensayos basándose en los siguientes detalles.
  5. Durante los ensayos de baja carga, instruya a los participantes a mantener una serie de 5 letras en su memoria en el orden enQue se presentan.
  6. Durante los ensayos de carga alta, instruya a los participantes a mantener una serie de 8 letras en su memoria en el orden en que se presentan.
  7. Informar a los participantes que, después de un retraso, se les pedirá con una letra y un número que se refiere a la posición en la secuencia.
  8. Instruya a los participantes para indicar si la letra y el número de posición coinciden o no coinciden con la secuencia de prueba usando la tecla de flecha izquierda o derecha, respectivamente.
  9. Informe a los participantes que los ensayos tendrán lugar durante periodos de seguridad y períodos de amenaza, cuando estén en riesgo de recibir descargas eléctricas leves impredecibles a la muñeca.
  10. Informe a los participantes que escucharán sondas de sobresalto acústico a lo largo del experimento, tanto en condiciones de seguridad como de amenaza.
  11. Limpie y conecte los electrodos a cada participante, basándonos en el diagrama de la Figura 2 .
    1. Lugar tCon electrodos desechables de 11 mm de cloruro de plata y plata (Ag-AgCl) en la palma de la mano izquierda, separados unos 2 cm, para controlar la conductancia de la piel.
    2. Coloque dos electrodos Ag-AgCl desechables de 11 mm en la muñeca interna de la mano izquierda, a unos 3 cm de distancia, para administrar la estimulación eléctrica.
    3. Coloque un electrodo Ag-AgCl desechable de 11 mm en el interior del brazo izquierdo, justo encima del codo, y un electrodo desechable justo debajo de la clavícula derecha para controlar la frecuencia cardíaca.
    4. Coloque dos electrodos de 4 mm de Ag-AgCl en la parte inferior del músculo orbicular oculi izquierdo para medir la respuesta de sobresalto.
  12. Asegure todos los electrodos con cinta biomédica.
  13. Conecte los cables a los electrodos de la palma y conéctelos en el canal EDA del hardware de monitoreo de la psicofisiología.
  14. Conecte los cables a los electrodos en la muñeca y enchúfelos en el dispositivo de choque.
  15. Conecte los cables a los electrodos en el brazo y la clavícula y conéctelosAl canal ECG del hardware de monitoreo de psicofisiología.
  16. Enchufe los electrodos de copa unidos al músculo orbicular del ojo en el canal de electromiografía (EMG) del hardware de monitoreo de psicofisiología.
  17. Calibración de choque.
    1. Antes de comenzar el experimento, haga que los participantes clasifiquen una serie de estimulaciones eléctricas de muestra de 100 ms para identificar un nivel de intensidad desagradable e incómodo, pero no doloroso.
      1. Administrar una presentación en serie (~ 5-10) del estímulo de choque de 100 ms a la muñeca usando el paquete de software experimental (vea los archivos de código suplementarios y la Tabla de Materiales ).
      2. Después de cada presentación, haga que los participantes califiquen verbalmente cada presentación en una escala de 1 (no incómoda en absoluto) a 10 (incómoda pero no dolorosa).
      3. Utilizando la escala de mA en el dispositivo de choque, aumente gradualmente la intensidad del choque y continúe la sEras de estímulos hasta que el sujeto califique la estimulación como un "10".
      4. Registre el valor de intensidad en el paquete de detalle del participante.
        NOTA: Durante el estudio, presentar los choques a la intensidad determinada.
  18. Para iniciar el experimento, ingrese el número de identificación del participante, la condición de contrapeso y el número de ejecución en el cuadro de ejecución, según lo indique el software del experimento.
    NOTA: cree dos condiciones de contrapeso. El primer contrapeso iniciará el experimento en un bloque de amenaza, y el segundo contrapeso iniciará el experimento en un bloqueo seguro. Véase la sección 2.
  19. Haga clic en "iniciar" en la grabación de monitoreo de psicofisiología.
  20. Pulse "enter" en el cuadro del programa de software experimental para iniciar el experimento.
  21. Permita que el sujeto complete 4 pruebas del experimento. Haga que el participante seleccione la tecla de flecha izquierda o derecha si la letra y el número de posición coinciden o no coinciden con el ensayoSecuencia, respectivamente (pasos 3.7 y 3.8).
    NOTA: Programe cada longitud de ejecución para durar entre 6 y 7 min. Programe los choques que se entregarán pseudo-aleatoriamente entre 0-2 veces / ejecutar. Véase la sección 2.
  22. Después de cada corrida, haga que el sujeto califique verbalmente su nivel de ansiedad en una escala de 0 (no ansiosa) - 10 (extremadamente ansiosa) durante los bloques de seguridad y amenaza de la carrera que acaba de completar.
  23. Haga que los sujetos califiquen verbalmente la intensidad de los choques presentados durante la prueba anterior en la misma escala 0-10 utilizada en el procedimiento de calibración inicial (sección 3.17).

4. Analizar el rendimiento

NOTA: Analice los datos de rendimiento de un solo participante utilizando las siguientes instrucciones.

  1. Abra el archivo de salida creado desde el software del experimento.
    1. Para mediar las respuestas correctas en las diferentes condiciones, primero separe los datos en safe versus threat y low load versUs alta carga para producir 4 condiciones únicas de los datos de respuesta.
    2. Contar los ensayos correctos para cada una de las 4 condiciones y dividir este número por el número total de ensayos en cada condición.
    3. Para promediar el tiempo de reacción a través de las diferentes condiciones, separar los datos como en el paso 4.1.1.
    4. Sumar todos los tiempos de reacción para cada condición y dividir este número por el número de ensayos en cada condición.
      NOTA: Omita ensayos que incluyan una presentación de choque, como se indica en la salida del software experimental.
  2. A nivel de grupo, realizar una ANOVA 2 (seguro frente a amenaza) x 2 (baja carga versus alta carga) en los sujetos para identificar diferencias en el comportamiento y el tiempo de reacción 29 .

5. Analizar

  1. Preparar los datos brutos EMG para el análisis utilizando software de análisis psicofisiológico [ 30] . Véase la figura 4A .
    1. Seleccione "Transform" >> Filtros Digitales >> FIR >> Bandpass del software de análisis de psicofisiología para aplicar un filtro de paso de banda digital (banda de paso 30-300 Hz), suavizando el canal EMG sin procesar (ver Figura 4B ).
  2. Select Analysis >> Electromyography >> Derive Average EMI rectificado del software de análisis de psicofisiología para rectificar la señal EMG suavizada usando una media de 20 ms con ventana de tiempo (ver Figura 4C ).
  3. Seleccione Análisis >> Stim-Response >> Entrada Digital a Stim Eventos del software de análisis de psicofisiología para etiquetar los eventos de estímulo que corresponden a las entradas digitales para cada tipo de ensayo.
    NOTA: Por ejemplo, los tipos de prueba incluyen seguridad frente a amenaza, carga baja versus carga alta y período de mantenimiento frente al periodo ITI.
  4. Extraiga la magnitud del parpadeo alrededor de cada evento de estímulo 30.
    1. Seleccione Analysis >> Stim-Response >> Stim-Response Analysis y especifique la media de canal ( es decir, el número de canal correspondiente al EMG procesado) del software de análisis de psicofisiología para extraer la actividad de referencia media en una ventana fija de -50 a 0 ms antes del inicio del ruido blanco.
    2. Seleccione Analysis >> Stim-Response >> Análisis Stim-Response y especifique el Max of Channel ( es decir, el número de canal correspondiente al EMG procesado) del software de análisis psicofisiológico para identificar el inicio y pico de parpadeo en una ventana fija de 20 a 100 ms después del inicio del ruido blanco.
  5. Excluir ensayos con ruido excesivo en el canal EMG 30 .
    NOTA: Las respuestas acústicas de sobresalto deben distinguirse de forma confiable de la actividad EMG de fondo excesiva u otras fuentes de contaminación ( por ejemplo, artefactos de movimiento o volParpadeos involuntarios y espontáneos que preceden inmediatamente a las sondas auditivas; Véase la figura 4D ).
  6. Analice las respuestas de parpadeo de prueba por ensayo utilizando un software de hoja de cálculo estándar.
    1. Normalizar las magnitudes parpadeantes en las puntuaciones z (opcional).
    2. Convierta las puntuaciones z en t-scores para un análisis posterior (t = 10x + 50, opcional).
    3. Promedio de las puntuaciones t y / o primas en los ensayos para cada tipo de ensayo y calcular la APS (amenaza frente a seguro) para cada condición ( por ejemplo, baja carga versus alta carga y período de mantenimiento versus período ITI).
    4. A nivel de grupo, realice un ANOVA de 2 (seguro frente a amenaza) x 2 (período de mantenimiento versus ITI) entre los sujetos para identificar el efecto del mantenimiento de WM en APS.

6. Analizar los datos de autorreporte

  1. Promedio de las puntuaciones de ansiedad a través de corre para las condiciones de seguridad y amenaza.
  2. A nivel de grupo, realizar un threaT versus t-test seguro para determinar la efectividad de la manipulación de la amenaza.

Representative Results

Este protocolo proporciona tres tipos de datos primarios: exactitud, RT y APS. Para la exactitud y la RT, este protocolo implica dos manipulaciones experimentales, la amenaza y la carga. Para la precisión, los resultados típicos muestran un efecto principal de la carga, pero no el principal efecto de la amenaza y la interacción sin carga por amenaza (ensayos (F (1,18) = 84,34, p <0,01, véase la figura 5 ). (F (1,18) = 19,49; p <0,01) y la amenaza (F (1,18) = 8,03 P = 0,01), pero sin interacción carga-por-amenaza (ver Figura 6 ) Los sujetos típicamente muestran RT más rápidas durante ensayos de carga baja que durante ensayos de carga alta y RT más rápidas durante bloques de amenaza que durante bloques seguros.

Este protocolo también implica dos manipulaciones experimentales para APS: load and start Le timing Los resultados típicos muestran una interacción de carga por tiempo (F (1,18) = 16,63, p <0,01, véase la figura 7 ). Los sujetos típicamente muestran APS significativamente más grande durante los ensayos de carga baja vs. alta carga, pero sólo cuando la sonda de sobresalto se suministra durante el intervalo de mantenimiento (MNT, período de mantenimiento: t (18) = 3,92; p <0,01; ITI: p> 0,05; D = 0,72). Cabe señalar que, debido a que la estadística inferencial puede variar de estudio a estudio, es importante replicar estos efectos. Después de este experimento, se encontró una disminución constante en la APS en función de la dificultad de la tarea. Este hallazgo se observó en una tarea verbal N-back (3-back> 0-back d (25) = 2.2) 4 , el paradigma WM de Sternberg (ver arriba, d (18) = 0,72; Balderston et al 2016 3 , alta carga> carga baja, d (18) = 0,44), y una tarea compleja de reconocimiento de imágenes (recuperación> codificación, d (21) = 0,47)Sin embargo, cabe señalar que el resultado final puede ser impulsado en parte por la habituación.

Aunque es difícil determinar el estado afectivo subjetivo de un individuo durante cada ensayo, los datos de autoinforme pueden usarse para determinar la efectividad de la manipulación de la ansiedad y como medida de diferencia individual. Por lo tanto, es importante evaluar el estado afectivo del sujeto antes del experimento utilizando cuestionarios estandarizados y analizar la ansiedad del sujeto durante el experimento. Los resultados típicos muestran índices de ansiedad significativamente más altos durante los bloques de amenaza que durante los bloques seguros; T (18) = 8,85; P <0,001.

Figura 1
Figura 1: Esquema de una instalación típica del equipo. ( A ) Utilizar compu Para administrar la tarea y registrar las señales fisiológicas del sujeto. Sincronizar los eventos con el hardware de monitoreo de psicofisiología y el dispositivo de choque a través del puerto paralelo del ordenador del experimento. Reenvíe las señales fisiológicas del hardware de monitoreo de psicofisiología al computador de adquisición a través del cable Ethernet. Entregar el choque al sujeto utilizando el dispositivo de choque, que es controlado por un generador de señal y activado por el ordenador de tareas. Entregue el ruido blanco al sujeto a través de la tarjeta de sonido de la computadora de la tarea y registre el rastro usando el hardware de la supervisión de la psicofisiología. ( B ) Ajustes necesarios para el generador de señal. ( C ) Ajustes necesarios para el dispositivo de choque. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

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Figura 2: Esquema de una instalación típica del sujeto. Conecte los electrodos para entregar el choque a la muñeca no dominante del sujeto. Conecte los electrodos para medir la conductancia de la piel en la palma no dominante del sujeto. Coloque los electrodos para medir la electromiografía debajo del ojo derecho, sobre el músculo orbicular del ojo. Conecte los electrodos para medir la electrocardiografía en el bíceps izquierdo del sujeto y la clavícula derecha. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

figura 3
Figura 3: Esquema del diseño experimental típico. Presente a los sujetos con una serie de cartas seguidas por un breve período de mantenimiento y una respuesta rápida. Durante la respuesta al baile de graduación Pt, presente a los sujetos con una letra (de la serie) y un número. Instruya a los sujetos para que indiquen si el número coincide con la posición de la letra de destino en la serie anterior. Presentar sondas de sobresalto durante cada ensayo, ya sea durante el período de mantenimiento o el intervalo intertrial (ITI). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 4
Figura 4: Ejemplo de trazas EMG siguiendo una sonda de ruido blanco. ( A ) Rastreo EMG sin procesar. ( B ) banda de paso de EMG filtrada a 30 a 500 Hz. ( C ) Rastreo EMG que ha sido filtrado y rectificado utilizando una constante de 20 ms. ( D ) Traza EMG sin procesar de un ensayo contaminado por el ruido basal.Iles / ftp_upload / 55727 / 55727fig4large.jpg "target =" _ blank "> Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 5
Figura 5: Resultados Típicos del Tiempo de Reacción (RT). Los sujetos suelen ser más rápidos durante los ensayos de baja carga que durante los ensayos de alta carga. Los sujetos también suelen ser más rápidos bajo amenaza de choque. Las barras representan la media ± SEM. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 6
Figura 6: Resultados típicos de la aparición de la ansiedad potenciada (APS). Cuando el sobresalto es probado durante el período de mantenimiento (MNT), los sujetos típicamente muestran una mayor potencia de sobresaltoEn ensayos de baja carga comparados con ensayos de alta carga. Sin embargo, este efecto no se mantiene cuando se detecta el sobresalto durante el ITI. Las barras representan la media ± SEM. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 7
Figura 7: Resultados de precisión típica (porcentaje (%) correcto). Los sujetos suelen ser más precisos durante ensayos de baja carga que ensayos de alta carga; Sin embargo, el rendimiento no tiende a variar en función de la amenaza de shock. Las barras representan la media ± SEM. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Archivos de código suplementarios: Wav fiLe para presentación de ruido blanco (40ms_wn.wav.) Haga clic aquí para descargar este archivo. Código necesario para configurar parámetros de hardware para software experimental (Sternberg_threat_v5.exp.) Haga clic aquí para descargar este archivo. Código necesario para ejecutar el experimento (Sternberg_threat_v5.sce.). Haga clic aquí para descargar este archivo.

Discussion

Este artículo demuestra cómo administrar la tarea de Sternberg WM durante la amenaza de shock. Utilizando este protocolo, fue posible demostrar que el mantenimiento de WM es suficiente para reducir la ansiedad, medida por la potenciación del reflejo acústico de sobresalto 3 . Estos resultados sugieren que la relación entre cognición y ansiedad es bidireccional 3 - 5 y que los modelos de ansiedad ( por ejemplo, la teoría del control de la atención) 1 deben explicar el efecto de la cognición sobre la ansiedad además del efecto de la ansiedad sobre la cognición. Aunque el protocolo actual describe la integración de la tarea de WM de Sternberg y el paradigma de amenaza de choque, también puede servir como marco para estudiar la relación entre la cognición y la ansiedad en general 21 .

Al rediseñar las tareas cognitivas existentes que tendrán lugar durante la alternatinaG periodos de seguridad y amenaza, es posible estudiar el efecto de la ansiedad en procesos cognitivos específicos, como WM y atención sostenida 2 , 31 , 32 . Por ejemplo, en un trabajo anterior, la tarea de memoria de trabajo N-back se integró con el paradigma de la amenaza de choque, lo que demuestra que la ansiedad interfiere con WM a una carga baja, pero no una carga alta 4 , 5 . Estos resultados sugieren que la ansiedad interfiere con la WM, pero también que los individuos sanos son capaces de superar la ansiedad cuando las demandas de la tarea son altas. La tarea de atención sostenida a la respuesta (SART) también se integró con el paradigma de amenaza de choque; Los sujetos tuvieron que inhibir sus respuestas a estímulos poco frecuentes. Esto demostró que la amenaza de choque aumenta la precisión en los ensayos NoGo durante la tarea 31 , 32 . Juntos conLos estudios N-back, estos resultados sugieren que la ansiedad puede tanto perjudicar y facilitar el rendimiento, y que la dirección del efecto depende de los procesos cognitivos específicos comprometidos por la tarea.

Del mismo modo, al agregar sondas de sobresalto precisamente sincronizadas a una tarea cognitiva existente que se ha adaptado al paradigma de amenaza de choque, es posible estudiar el efecto de tareas cognitivas específicas sobre la ansiedad. La relación entre la carga de WM y la ansiedad se observó inicialmente durante el N-back WM tareas, donde el aumento del número de a-ser mantenido artículos reducido APS 4 , 5 . Sin embargo, debido a que esta tarea requiere mantenimiento y manipulación, fue difícil determinar qué componentes de WM eran necesarios para la reducción observada de la ansiedad 23 , 33 . Al seguir estos estudios con el paradigma más simple de Sternberg WM, fue posibleQue el procesamiento ejecutivo central no era necesario para la reducción de la ansiedad 3 .

Esta técnica puede usarse para estudiar tanto el efecto de la ansiedad sobre la cognición, como el efecto de la cognición sobre la ansiedad. En consecuencia, es importante manipular la ansiedad y la carga cognitiva en este paradigma y tomar medidas fiables de cada uno. Al aplicar este método a los nuevos paradigmas cognitivos, es importante asegurarse de que el paradigma cognitivo tiene niveles de dificultad distinguibles basados ​​en el rendimiento. Si la prueba piloto no muestra diferencias en el rendimiento a través de las condiciones experimentales, compruebe los efectos de techo / suelo y ajuste la dificultad de la tarea en consecuencia. Del mismo modo, es importante diseñar la amenaza de manipulación de choque de tal manera que sea posible observar APS durante condiciones de baja carga cognitiva. Si la prueba piloto no muestra diferencias en el sobresalto durante condiciones de carga cognitiva baja, intente revisar la señalRuido en el canal EMG.

Hay tres pasos críticos para asegurar la efectividad de este protocolo. En primer lugar, es importante asegurarse de que el sujeto entiende la tarea cognitiva que se está implementando. Si es necesario, diseñe una versión práctica de la tarea para asegurarse de que los sujetos entienden las instrucciones. En segundo lugar, es importante asegurarse de que la estimulación eléctrica utilizada es de una intensidad suficiente para inducir ansiedad en el sujeto. Si es necesario, recalibre la intensidad de la estimulación eléctrica después de cada corrida. En tercer lugar, es importante asegurar que la relación señal / ruido del canal EMG es suficiente para recuperar la respuesta acústica de sobresalto. Si el canal es ruidoso o la impedancia es demasiado alta, limpie completamente la piel debajo del ojo y vuelva a aplicar los electrodos EMG.

Aunque hay una serie de fortalezas a este paradigma, también hay limitaciones que deben ser abordadas. Por ejemplo, el uso de avEl choque eléctrico intenso puede suscitar preocupación entre algunos IRB, especialmente cuando se trata de poblaciones vulnerables. Cabe señalar que existen enfoques alternativos para inducir la ansiedad además de usar una descarga eléctrica. Estos incluyen la respiración niveles elevados de CO 2 (7,5%) durante largos períodos (8-20 min) [ 34] , utilizando la amenaza de un estímulo térmico aversivo [ 35] , presentando imágenes de valencia negativa 36 , etc Sin embargo, hay que señalar que los estímulos eléctricos Son seguros (cuando se usan correctamente), ampliamente utilizados y eficaces. Aunque este protocolo recomienda un enfoque de normalización para analizar el sobresalto potenciado, puntajes en bruto puede ser más confiable en algunos casos 9 , 10 . Si se usan puntuaciones estandarizadas, se recomienda examinar las puntuaciones en bruto también.

La fuerza de este protocolo es que permite al investigador flexibilizarManipular la ansiedad del estado dentro del sujeto en una sola sesión y probar la relación entre ansiedad y procesos cognitivos específicos. Existen tres posibles aplicaciones futuras de este protocolo. En primer lugar, es importante comprender cómo interactúan los sistemas cognitivo y emocional a nivel de los procesos neuronales. Estudios futuros deberían examinar la relación entre la ansiedad y la actividad neuronal relacionada con el mantenimiento de la MW, utilizando este paradigma mientras se registra la actividad BOLD. En segundo lugar, es importante generalizar estos hallazgos a otros procesos cognitivos, como la atención sostenida y el procesamiento de recompensas. Estudios futuros que usan este protocolo deben manipular estos procesos durante periodos de amenaza y seguridad. En tercer lugar, es importante comprender la relación entre la cognición y la ansiedad, tanto en individuos sanos como en las poblaciones de pacientes. Los estudios futuros que utilizan este protocolo deben incluir individuos de estas poblaciones especiales.

En conclusión, estePresenta un protocolo para estudiar la relación entre la carga de WM y la ansiedad inducida. Los estudios que usan este paradigma han demostrado que el mantenimiento de WM es suficiente para reducir la ansiedad pero que la ansiedad no interfiere con la carga de WM en sí. Aunque los hallazgos aquí presentados son específicos del paradigma de WM de Sternberg, este protocolo puede adaptarse para estudiar la relación bidireccional entre la cognición y la ansiedad en general.

Disclosures

Los autores reportan ningún conflicto de intereses.

Acknowledgments

El apoyo financiero para este estudio fue proporcionado por el Intramural Research Program del Instituto Nacional de Salud Mental, ZIAMH002798 (ClinicalTrial.gov Identificador: NCT00026559: Protocolo ID 01-M-0185).

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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