Ridurre l'ansia di Stato utilizzando la manutenzione della memoria di lavoro

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Summary

Questo protocollo illustra come misurare il rischio di ansia-potenziamento durante il paradigma della memoria di lavoro di Sternberg.

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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

Lo scopo di questo protocollo è quello di spiegare come esaminare la relazione tra i processi di memoria di lavoro e l'ansia combinando la memoria di lavoro di Sternberg (WM) e la minaccia di paradigmi d'urto. Nel paradigma WM di Sternberg, i soggetti sono tenuti a mantenere una serie di lettere nel WM per un breve intervallo e rispondere identificando se la posizione di una data lettera della serie corrisponde a un prompt numerico. Nella minaccia del paradigma degli shock, i soggetti sono esposti a blocchi alternati in cui sono a rischio di ricevere presentazioni imprevedibili di una leggera scossa elettrica o sono sicuri dello shock. L'ansia viene sondata in tutti i blocchi di sicurezza e di minaccia usando il riflesso di start-up acustico, che è potenziato sotto la minaccia (APS (Anxiety-Potentiated Startle)). Conducendo il paradigma WM di Sternberg durante la minaccia di shock e sondando la risposta di spavento durante l'intervallo di manutenzione WM o l'intervallo intertrial, è possibile dDefinire l'effetto della manutenzione WM su APS.

Introduction

Secondo la teoria di controllo dell'attenzione (ACT), l'ansia interferisce con l'elaborazione cognitiva competendo per l'accesso alle risorse limitate di memoria di lavoro (WM) 1 . Tuttavia, l'ACT non affronta l'inverso di questa relazione ( cioè l'effetto dell'elaborazione cognitiva sull'ansia). Manipolando l'ansia durante i compiti cognitivi utilizzando la minaccia del paradigma degli shock, è possibile valutare sia l'effetto dell'ansia sulla cognizione e l'effetto della cognizione sull'ansia 2 , 3 , 4 , 5 . Lo scopo di questo protocollo è quello di dimostrare come amministrare il paradigma WM di Sternberg durante la minaccia del paradigma di shock per sondare la relazione bidirezionale tra ansia e manutenzione WM.

La minaccia del paradigma degli shock è ampiamente usata in laboratorio per manipolare l'ansia statalef "> 6, 7, 8, 9, 10, 11 e può essere implementato in soggetti sani 2, 3, 4, 5 e pazienti 12, 13, 14, 15 simili (vedi Bradford et al. 16 per un esempio). Il paradigma consiste in alternare blocchi di minaccia e sicurezza 17. I soggetti sono a rischio di ricevere stimoli elettrici imprevedibili durante i blocchi di rischio, ma non durante i blocchi di sicurezza. L'ansia dei soggetti può essere sondata periodicamente usando il riflesso acustico 18 , 19 . Tipicamente shGrazie alle risposte più grandi durante i blocchi di minaccia rispetto ai blocchi di sicurezza, e questo start-up potenziato ansia (APS) può essere utilizzato come indice periferico di cambiamento nell'ansia in corso durante il test 17 , 18 . La stimolazione potenziata nella minaccia del paradigma degli shock è riconosciuta dall'Istituto Nazionale di Salute Mentale (NIMH) come indice fisiologico di ansia nella loro matrice di Criteri di Ricerca del dominio 20 . Tuttavia, è anche possibile sondare l'ansia di un individuo utilizzando una scala di tipo Likert di auto-relazione. Poiché la minaccia dello shock è un paradigma passivo, altri compiti cognitivi possono essere condotti simultaneamente 21 . Combinando la minaccia dello shock con l'attività di Sternberg WM, è possibile sondare l'ansia durante la manutenzione di WM 3 .

Durante il paradigma WM di Sternberg, i soggetti sono tenuti a codificare una serie di lettere in WM e rispondere aFter un breve intervallo 3 , 22 . A differenza di attività più complesse WM ( ad esempio, l'attività N-back) 4 , 5 , 23 , l'attività di Sternberg non richiede la manipolazione delle informazioni nel WM 3 , 22 . Inoltre, i soggetti codificano, mantengono e rispondono agli elementi durante intervalli distinti. Insieme, queste caratteristiche consentono di dissociare la manutenzione di WM da altri processi cognitivi più complessi 24 . Sondando l'APS durante l'intervallo di manutenzione di WM, è possibile determinare l'effetto della manutenzione WM sull'ansia. Allo stesso modo, confrontando l'accuratezza WM e il tempo di reazione (RT) tra la minaccia ei blocchi sicuri, è possibile determinare l'effetto dell'ansia sulla manutenzione WM. Questo protocollo dettaglierà le fasi procedurali necessarie per condurre il paradigma WM di SternbergNonché le misure analitiche necessarie per valutare l'APS, la precisione e il tempo di reazione durante l'attività.

Protocol

Tutti i partecipanti hanno rilasciato un consenso informato scritto approvato dall'Istituto Nazionale di Salute Mentale (NIMH) del Comitato per il Controllo Istituzionale Neuroscienze Combinato (IRB) e sono stati compensati per la partecipazione.

1. Impostare l'apparecchiatura

NOTA: Impostare l'apparecchiatura come descritto di seguito (vedere la Figura 1A ) 3 .

  1. Nella sala di controllo, impostare due computer, uno per amministrare l'esperimento e uno per registrare i dati fisiologici.
  2. Nella stanza del soggetto, impostare uno standard di monitoraggio e tastiera a cristalli liquidi (o pulsante) per visualizzare gli stimoli al partecipante e registrare rispettivamente le risposte dei partecipanti.
  3. Per registrare la psicofisiologia, collegare il computer di registrazione all'hardware di monitoraggio psicofisiologico utilizzando un adattatore Ethernet-USB.
  4. Per dividere i segnali Transistor-Transistor Logic (TTL) tra la registrazione eHardware di consegna dello stimolo, collegare la porta parallela del computer di esperimento alla scatola di rottura utilizzando un cavo a nastro.
  5. Per passare i segnali TTL all'hardware di monitoraggio psicophysiologico, collegare la scatola di rottura all'hardware utilizzando un cavo a nastro.
  6. Per passare gli impulsi TTL all'hardware di consegna dello stimolo, collegare la scatola di rottura al generatore di segnali utilizzando un cavo Bayonet Neill-Concelman (BNC).
  7. Per generare un segnale di controllo per il dispositivo di scossa, collegare il generatore di segnale al dispositivo di scossa utilizzando un cavo BNC.
  8. Impostare il generatore di segnali e il dispositivo di scossa per fornire uno shock da 100 ms, 200 Hz. Vedere la Figura 1B e la C per tutte le impostazioni.

2. Programmare l'esperimento utilizzando il software disponibile

NOTA: è stato utilizzato un software per sistemi neuro-sidenziali (qui indicato come software sperimentale; vedere la tabella dei materiali ). Altro equivalentePuò essere utilizzato il software.

  1. Programmate quattro fasi di test utilizzando i parametri descritti di seguito e i file di codice aggiuntivi forniti (vedere il codice aggiuntivo per i dettagli).
    1. Per ogni fase, programma 26 prove.
    2. Dividere le prove in 4 blocchi alternati di minaccia e sicurezza, con 6 prove per blocco.
    3. All'inizio di ogni prova, presentare una segnalazione che indica quante lettere saranno presentate per ogni 2.000 ms ciascuno.
    4. Dopo la cue, presentare la sequenza della lettera di codifica per 2.500 ± 1.000 ms.
    5. Su prove a basso carico, presentare 5 lettere in sequenza, una dopo l'altra.
    6. Su prove a carico elevato, presenta 8 lettere in sequenza, una dopo l'altra.
    7. Programmare un periodo di manutenzione dopo la fase di codifica per 9.000 ± 1.000 ms.
    8. Alla fine del periodo di manutenzione, presentare un prompt di risposta per 2.000 ms.
    9. Programmare il prompt di risposta per visualizzare una lettera sul lato sinistro e un numSulla destra del monitor, con la lettera che rappresenta una lettera della sequenza di codifica e il numero che si riferisce ad una posizione nella sequenza.
    10. Sotto la lettera e il numero, visualizza le parole "match / mismatch", riferendosi se la lettera corrisponde o non corrisponde al numero di posizione.
    11. Programmate l'esperimento in modo che la metà delle prove si abbinasse e la metà non corrisponda.
    12. Utilizza una tastiera o una casella di pulsanti per registrare le risposte.
    13. Separare le prove da un intervallo di intervallo variabile a tempo variabile (ITI) che dipende dalla temporizzazione degli eventi interrogativi in ​​modo che ogni prova sia lunga 23 secondi.
    14. Modificare le durate dei cicli di codifica, manutenzione e ITI durante le prove selezionando una durata casuale (in ms) tra i valori del soffitto e del pavimento per ogni periodo.
    15. Controbilanciare gli esperimenti per far partire metà dei partecipanti in un blocco sicuro e la metà dei partecipanti inizia in un blocco di minaccia.
    16. In ogni esecuzione,Presenti tra 0 e 2 shocks pseudorandom durante ciascuno dei blocchi di minacce per un totale di 3 presentazioni di urto per corsa. Assicurati di includere un processo extra (dummy) per ogni scossa per assicurare che lo stesso numero di prove siano inclusi nei blocchi di sicurezza e minacce.
    17. All'inizio di ciascuna corsa, presenta cinque schermi di 40 ms di rumore bianco di 103 dB (tempi di salita / caduta quasi istantanei) sulle cuffie per accontentare la risposta di spavento.
    18. Durante ogni corsa, presentare 3 presentazioni del rumore bianco nelle seguenti condizioni per sondare la risposta di spavento (vedere la Figura 3 ): sicura contro minaccia, basso carico rispetto al carico elevato e periodo di manutenzione rispetto all'ITI.
    19. Spazio le sonde in modo che si verificino con un intervallo minimo di interprobe di almeno 17 secondi per evitare l'abitudine a breve termine della risposta di spavento.
    20. Per le prove di periodo di manutenzione, proporre sonde non meno di 1 s dopo l'offset della serie di lettere.
    21. Per ITI treAls, presenta sonde non meno di 4 s dopo l'offset del prompt di risposta.
    22. Impostare l'apparecchiatura per il monitoraggio fisiologico utilizzando il pacchetto software associato, come da istruzioni del produttore.

3. Esegui l'esperimento

  1. Escort i partecipanti alla sala di studio.
  2. Consenti il ​​consenso informato.
  3. Fornire ai partecipanti l'inventario di ansia dello stato-trait Y-1 (STAI-Y1) 25 , l'inventario di ansia di Beck (BAI) 26 , l'indice di depressione Beck (BDI) 27 e l'indice di sensibilità d'ansia (ASI) 28 per compilare Per l'istruzione delle operazioni e l'impostazione.
  4. Informi i partecipanti che vedranno due tipi di prove e risponderà a tali prove in base ai seguenti dettagli.
  5. Durante le prove a basso carico, istruisci i partecipanti a conservare una serie di 5 lettere nella loro memoria nell'ordine inChe vengono presentati.
  6. Durante i processi ad alto carico, istruisci i partecipanti a conservare una serie di 8 lettere nella loro memoria nell'ordine in cui vengono presentati.
  7. Informi i partecipanti che, dopo un ritardo, verrà richiesto con una lettera e un numero che si riferisce alla posizione nella sequenza.
  8. Indica ai partecipanti di indicare se la lettera e il numero di posizione corrispondono o non corrispondono alla sequenza di prova utilizzando rispettivamente il tasto freccia sinistra o destra.
  9. Informi i partecipanti che le prove avverranno durante i periodi di sicurezza e nei periodi di minaccia, quando sono a rischio di ricevere scosse elettriche lieve al piede imprevedibili.
  10. Informi i partecipanti che sentiranno sonde acustiche durante l'esperimento, sia in condizioni di sicurezza che in condizioni di pericolo.
  11. Pulire e fissare gli elettrodi ad ogni partecipante, in base al diagramma di Figura 2 .
    1. Luogo tWo monouso 11 mm di argento-argento cloruro (Ag-AgCl) elettrodi sul palmo della mano sinistra, a circa 2 cm di distanza, per monitorare la conduttanza della pelle.
    2. Posizionare due elettrodi Ag-AgCl da 11 mm monouso sul polso interno della mano sinistra, distanti circa 3 cm, per somministrare la stimolazione elettrica.
    3. Posizionare un elettrodo Ag-AgCl da 11 mm in monouso all'interno del braccio sinistro, appena sopra il gomito, e un elettrodo monouso appena sotto la clavicola destra per monitorare la frequenza cardiaca.
    4. Collegare due elettrodi da 4 mm Ag-AgCl alla parte inferiore del muscolo orbicularis oculare sinistro per misurare la risposta di spavento.
  12. Fissare tutti gli elettrodi con nastro biomedico.
  13. Collegare i cavi agli elettrodi sul palmo e inserirli nel canale EDA dell'hardware di monitoraggio psicofisiologico.
  14. Collegare gli elettrodi sul polso e inserirli nel dispositivo di scossa.
  15. Attaccare gli elettrodi sul braccio e la clavicola e collegarli iNel canale ECG dell'hardware di monitoraggio psicofisiologico.
  16. Inserire gli elettrodi della tazza collegati al muscolo orbicularis oculi nel canale di elettromiografia (EMG) dell'hardware di monitoraggio psicofisiologico.
  17. Calibrazione dello shock.
    1. Prima dell'inizio dell'esperimento, i partecipanti valutino una serie di stimoli elettrici da 100 ms per identificare un livello di intensità sgradevole e scomodo, ma non doloroso.
      1. Amministrare una presentazione di serie (~ 5-10) dello stimolo d'urto di 100 ms al polso utilizzando il pacchetto software sperimentale (vedere i file di codici supplementari e la tabella dei materiali ).
      2. Dopo ogni presentazione, i partecipanti valutano verbalmente ogni presentazione su una scala da 1 (non scomoda a tutti) a 10 (scomodo ma non doloroso).
      3. Usando la scala mA sul dispositivo di scossa, aumentare gradualmente l'intensità dello shock e continuare la sLe stimolazioni fino a quando soglia la stimolazione come "10".
      4. Registrare il valore di intensità sul pacchetto dettaglio dei partecipanti.
        NOTA: Durante lo studio, presentare gli shock a determinata intensità.
  18. Per avviare l'esperimento, immettere il numero ID del partecipante, la condizione di controbilanciamento e il numero di esecuzione nella casella di esecuzione, come richiesto dal software di esperimento.
    NOTA: creare due condizioni compensate. Il primo contro-equilibrio inizia l'esperimento in un blocco delle minacce e il secondo controbilancio avvia l'esperimento in un blocco sicuro. Vedere la sezione 2.
  19. Fare clic su "start" nella registrazione del monitoraggio psicofisiologico.
  20. Premere "entrare" nella casella di richiesta del software sperimentale per avviare l'esperimento.
  21. Consentire al soggetto di completare 4 percorsi dell'esperimento. Se il partecipante seleziona il tasto freccia sinistra o destra se il numero di lettera e posizione corrisponde o non corrisponde alla provaSequenza, rispettivamente (punti 3.7 e 3.8).
    NOTA: Programmare ogni lunghezza di esecuzione per un tempo compreso tra 6 e 7 min. Programmare gli shock da trasmettere pseudo-casuale tra 0-2 volte / run. Vedere la sezione 2.
  22. Dopo ogni corsa, il soggetto sottopone verbalmente il livello di ansia su una scala da 0 (non ansiosa) - 10 (estremamente ansiosi) durante i blocchi di sicurezza e di minaccia dell'esecuzione appena completata.
  23. I soggetti verbalmente valutano l'intensità degli shock presentati durante la precedente esecuzione sulla stessa scala 0-10 utilizzata nella procedura di calibrazione iniziale (sezione 3.17).

4. Analizzare le prestazioni

NOTA: Analizza i dati di prestazioni per un singolo partecipante utilizzando le seguenti istruzioni.

  1. Aprire il file di output creato dal software di esperimento.
    1. Per mettere in media le risposte corrette per le diverse condizioni, prima separare i dati in sicurezza rispetto a minaccia e basso carico versCi ad alto carico per ottenere 4 condizioni uniche di dati di risposta.
    2. Conte le prove corrette per ciascuna delle 4 condizioni e dividere questo numero per il numero totale di prove in ogni condizione.
    3. In media il tempo di reazione nelle diverse condizioni, separare i dati come nel punto 4.1.1.
    4. Somma tutti i tempi di reazione per ogni condizione e divida questo numero per il numero di prove in ogni condizione.
      NOTA: Uscite prove che includono una presentazione di shock, come indicato nell'output sperimentale del software.
  2. A livello di gruppo, eseguire un ANOVA 2 (sicuro rispetto alla minaccia) x 2 (basso carico rispetto al carico elevato) nei soggetti per identificare le differenze nelle prestazioni comportamentali e nei tempi di reazione 29 .

5. Analizzare lo start-up

  1. Preparare i dati raw di EMG per l'analisi usando il software di analisi psicofisiologica 30 . Vedere la Figura 4A .
    1. Selezionare "Trasforma" >> Filtri Digitali >> FIR >> Bandpass dal software di analisi psicophysiologica per applicare un filtro digitale a banda passante (30-300 Hz passband), lisciando il canale raw EMG (vedere Figura 4B ).
  2. Seleziona Analisi >> Elettromiografia >> Deriva l'EMG mediata dal software di analisi psicophysiologica per rettificare il segnale smussato EMG usando una media di 20 ms (vedi Figura 4C ).
  3. Seleziona analisi >> Stim-Response >> Ingresso digitale per stimolare gli eventi del software di analisi psicophysiologica per etichettare gli eventi di stimolo che corrispondono agli ingressi digitali per ciascun tipo di prova.
    NOTA: ad esempio, i tipi di prova includono la sicurezza contro la minaccia, il carico ridotto rispetto al carico elevato e il periodo di manutenzione rispetto al periodo ITI.
  4. Estraete la grandezza lampeggiante attorno ad ogni evento di stimolo 30.
    1. Seleziona analisi >> Stim-Response >> Analisi stimolo-risposta e specificare il mezzo di canale ( cioè il numero di canale corrispondente al EMG elaborato) dal software di analisi psicophysiologica per estrarre l'attività di base basale in una finestra fissa -50 a 0 ms che precede l'inizio del rumore bianco.
    2. Seleziona l'analisi >> Stim-Response >> Analisi di risposta stimata e specifichi il Max del canale ( cioè il numero di canale corrispondente all'EMG elaborato) dal software di analisi psicophysiologica per identificare l'inizio e il picco di blink in una finestra fissa da 20 a 100 ms dopo l'inizio del rumore bianco.
  5. Escludere prove con rumore eccessivo sul canale EMG 30 .
    NOTA: le risposte acustiche devono essere distinguibili in modo affidabile da un'attività eccessiva di EMG di background o da altre fonti di contaminazione ( es. Artefatti di movimento o volUntary e spontaneo lampeggia immediatamente prima delle sonde uditive; Vedere la figura 4D ).
  6. Analizza le risposte di blink per prova utilizzando un software di foglio di calcolo standard.
    1. Normalizzare le grandezze lampeggianti in z-score (opzionale).
    2. Converti i punteggi z a t-score per ulteriori analisi (t = 10x + 50; opzionale).
    3. Mediante i valori t-score e / o i punteggi grezzi per ogni tipo di prova e calcolare l'APS (minaccia contro cassaforte) per ogni condizione ( ad es., Basso carico rispetto al periodo di manutenzione e periodo di manutenzione rispetto al periodo ITI).
    4. A livello di gruppo, eseguire una 2 (sicura contro minaccia) x 2 (periodo di manutenzione rispetto a ITI) ANOVA attraverso i soggetti per identificare l'effetto della manutenzione WM su APS.

6. Analizzare i dati di Self-Report

  1. Media i rating di ansia in tutti i percorsi per le condizioni di sicurezza e di minaccia.
  2. A livello di gruppo, eseguire una treT contro t-test sicuro per determinare l'efficacia della manipolazione delle minacce.

Representative Results

Questo protocollo produce tre tipi di dati primari: precisione, RT e APS. Per accuratezza e RT, questo protocollo prevede due manipolazioni sperimentali, una minaccia e un carico. Per la precisione, i risultati tipici mostrano un effetto principale del carico, ma nessun effetto principale di minaccia e nessuna interazione load-by-threat (prove (F (1,18) = 84,34, p <0,01, vedi Figura 5 ). (1,18) = 19,49; p <0,01) e la minaccia (F (1,18) = 8,03) , P = 0.01), ma non interazione carico-per-rischio (vedi Figura 6 ). Le argomenti mostrano tipicamente RT più veloci durante i processi a bassi consumi rispetto a quelli con carico elevato e RT più veloci durante i blocchi di minacce che durante i blocchi di sicurezza.

Questo protocollo prevede anche due manipolazioni sperimentali per APS: carico e partenza Le tempistiche. I risultati tipici mostrano un'interazione load-by-timing (F (1,18) = 16,63; p <0,01; vedi Figura 7 ). I soggetti mostrano tipicamente APS notevolmente più grandi durante i test a carico basso rispetto a quelli ad alto carico, ma solo quando la sonda startle viene consegnata durante l'intervallo di manutenzione (MNT, periodo di mantenimento: t (18) = 3.92, p <0.01, ITI: p> 0.05; D = 0,72). Va notato che, poiché le statistiche inferenziali possono variare da studio a studio, è importante replicare questi effetti. Dopo questo esperimento, è stata trovata una consistente diminuzione di APS in funzione della difficoltà delle attività. Questa scoperta è stata osservata in un'operazione verbale N-back (3-back> 0-back d (25) = 2.2) 4 , il paradigma WM di Sternberg (vedi sopra, d (18) = 0.72; Balderston ed altri 2016 3 , alto carico> carico basso, d (18) = 0.44) e un compito complesso di riconoscimento delle immagini (recupero> codifica, d (21) = 0.47)Ef "> 2. Tuttavia, va notato che il risultato finale può essere condotto in parte da abitudini.

Anche se è difficile determinare lo stato affettivo soggettivo di un individuo durante ogni processo, i dati di auto-rapporto possono essere utilizzati per determinare l'efficacia della manipolazione dell'ansia e come misura di differenza individuale. Pertanto, è importante valutare lo stato affettivo del soggetto prima dell'esperimento usando questionari standardizzati e sondare l'ansia del soggetto durante l'esperimento. I risultati tipici mostrano livelli di ansia significativamente più elevati durante i blocchi di rischio che durante i blocchi di sicurezza; T (18) = 8,85; P <0,001.

Figura 1
Figura 1: Schema di un setup di apparecchiature tipiche. ( A ) Utilizzare un computo separato Per gestire l'attività e registrare i segnali fisiologici del soggetto. Sincronizzare gli eventi con l'hardware di monitoraggio psicophysiologico e il dispositivo d'urto tramite la porta parallela del computer di esperimento. Trasmettere i segnali fisiologici dall'hardware di monitoraggio psicophysiologico al computer di acquisizione tramite il cavo Ethernet. Consegnare lo shock all'oggetto utilizzando il dispositivo di scossa, che è controllato da un generatore di segnali e innescato dal computer di task. Consegnare il rumore bianco al soggetto tramite la scheda audio del computer di attività e registrare la traccia utilizzando l'hardware di monitoraggio psicophysiologico. ( B ) Impostazioni necessarie per il generatore di segnali. ( C ) Impostazioni necessarie per il dispositivo di scossa. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

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Figura 2: Schema di un impostazione tipica del soggetto. Collegare gli elettrodi per fornire lo shock al polso non dominante del soggetto. Collegare gli elettrodi per misurare la conduttanza della pelle sul palmo non dominante del soggetto. Collegare gli elettrodi per misurare l'elettromiografia sotto l'occhio destro, sopra il muscolo orbicularis oculi. Collegare gli elettrodi per misurare l'elettrocardiografia sul bicipite sinistro e sulla clavicola destra. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 3
Figura 3: Schema del design sperimentale tipico. Presentare i soggetti con una serie di lettere seguite da un breve periodo di manutenzione e un prompt di risposta. Durante la risposta prom Pt, presenta i soggetti con una lettera (dalla serie) e un numero. Indica i soggetti per indicare se il numero corrisponde alla posizione della lettera di destinazione della serie precedente. Sonde di startle presenti durante ogni prova, sia durante il periodo di mantenimento o l'intervallo intertrial (ITI). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 4
Figura 4: Esempio di tracce di EMG dopo una sonda bianca di rumore. ( A ) Traccia EMG cruda. ( B ) La traccia di traccia di traccia EMG filtrata a 30-500 Hz. ( C ) traccia EMG che è stata filtrata e rettificata utilizzando una costante di 20 ms. ( D ) Traccia EMG cruda da un processo contaminato dal rumore di base.Iles / ftp_upload / 55727 / 55727fig4large.jpg "target =" _ blank "> Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 5
Figura 5: Risultati tipici di tempo di reazione (RT). I soggetti sono tipicamente più veloci durante i processi a bassi consumi rispetto alle prove a carico elevato. I soggetti sono anche tipicamente più veloci sotto la minaccia di urti. Le barre rappresentano la media ± SEM. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 6
Figura 6: Risultati tipici di startle (APS) potenziati da ansia. Quando si esegue la sonda durante il periodo di mantenimento (MNT), i soggetti mostrano tipicamente una potenza più grandeDi carico a basso carico rispetto a prove a carico elevato. Tuttavia, questo effetto non si tiene quando il sondaggio viene sondato durante l'ITI. Le barre rappresentano la media ± SEM. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 7
Figura 7: Accuratezza tipica (percentuale (%) corretto) Risultati. I soggetti sono tipicamente più precisi durante prove a basso carico rispetto a prove di carico elevato; Tuttavia, le prestazioni non tendono a variare in funzione della minaccia di shock. Le barre rappresentano la media ± SEM. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

File di codici aggiuntivi: Wav fiLe per la presentazione del rumore bianco (40ms_wn.wav.) Fare clic qui per scaricare questo file. Codice necessario per impostare i parametri hardware per il software sperimentale (Sternberg_threat_v5.exp.) Fare clic qui per scaricare questo file. Codice necessario per eseguire l'esperimento (Sternberg_threat_v5.sce.). Clicca qui per scaricare questo file.

Discussion

Questo documento illustra come amministrare l'attività di Sternberg WM durante la minaccia di urti. Utilizzando questo protocollo, è stato possibile dimostrare che la manutenzione di WM è sufficiente a ridurre l'ansia, misurata dalla potenzialità del riflesso acustico startle 3 . Questi risultati suggeriscono che il rapporto tra cognizione e ansia sia bidirezionale 3 - 5 e che i modelli di ansia ( ad esempio la teoria del controllo attento) 1 devono spiegare l'effetto della cognizione sull'ansia oltre all'effetto dell'ansia sulla cognizione. Anche se il protocollo attuale descrive l'integrazione del compito di Sternberg WM e la minaccia del paradigma degli shock, esso può anche servire da quadro per studiare in modo più generale il rapporto tra cognizione e ansia 21 .

Ridisolando i compiti cognitivi esistenti da svolgersi durante l'alternativaG periodi di sicurezza e di minaccia, è possibile studiare l'effetto dell'ansia su specifici processi cognitivi, come la WM e l'attenzione sostenuta 2 , 31 , 32 . Ad esempio, nel lavoro precedente, l'attività di memoria di lavoro N-back è stata integrata con la minaccia del paradigma degli shock, dimostrando che l'ansia interferisce con WM a un carico ridotto, ma non un carico elevato 4 , 5 . Questi risultati suggeriscono che l'ansia interferisce con WM, ma anche che gli individui sani sono in grado di superare l'ansia quando le richieste di attività sono elevate. La Sostenibile attenzione alla risposta (SART) è stata integrata anche con la minaccia del paradigma degli shock; I soggetti dovevano inibire le loro risposte a ritmi infettivi. Ciò ha dimostrato che la minaccia di scossa aumenta l'accuratezza nei processi di NoGo durante l'attività 31 , 32 . Insieme aGli studi N-back, questi risultati suggeriscono che l'ansia può danneggiare e facilitare le prestazioni e che la direzione dell'effetto dipende dai processi cognitivi specifici impegnati dall'attività.

Allo stesso modo, aggiungendo sonde di startle puntate tempestivamente a un compito cognitivo esistente che è stato adattato alla minaccia del paradigma degli shock, è possibile studiare l'effetto di specifici compiti cognitivi sull'ansia. La relazione tra il carico e l'ansia del WM è stata inizialmente osservata durante le attività di WM di N-back, dove aumentando il numero di articoli da manutenere riduceva APS 4 , 5 . Tuttavia, poiché questo compito richiede sia la manutenzione che la manipolazione, era difficile determinare quali componenti WM erano necessari per la riduzione osservata dell'ansia 23 , 33 . Seguendo questi studi con il più semplice paradigma WM di Sternberg,Poiché l'elaborazione esecutiva centrale non era necessaria per la riduzione dell'ansia 3 .

Questa tecnica può essere usata per studiare sia l'effetto dell'ansia sulla cognizione, sia l'effetto della cognizione sull'ansia. Di conseguenza, è importante manipolare sia l'ansia che il carico cognitivo in questo paradigma e prendere misure affidabili di ciascuno. Quando si applica questo metodo a nuovi paradigmi cognitivi, è importante assicurare che il paradigma cognitivo abbia livelli di difficoltà distintivi basati sulle prestazioni. Se i test pilota non mostrano differenze di prestazioni nelle condizioni sperimentali, controllare gli effetti del soffitto / pavimento e adattare la difficoltà dell'attività in base a questo. Allo stesso modo, è importante progettare la minaccia della manipolazione degli shock in modo tale da poter osservare l'APS in condizioni di basso carico cognitivo. Se il test pilota non mostra differenze di spavento in condizioni di basso carico cognitivo, provare a controllare il segnale-to-rumore nel canale EMG.

Ci sono 3 passi critici per garantire l'efficacia di questo protocollo. In primo luogo, è importante assicurarsi che l'argomento comprendi l'attività cognitiva in fase di implementazione. Se necessario, disegnare una versione pratica dell'attività per assicurare che i soggetti capiscano le istruzioni. In secondo luogo, è importante assicurare che la stimolazione elettrica utilizzata sia di una intensità sufficiente per indurre l'ansia del soggetto. Se necessario, ricalibrare l'intensità della stimolazione elettrica dopo ogni corsa. In terzo luogo, è importante assicurare che il rapporto segnale-rumore del canale EMG sia sufficiente per recuperare la risposta acustica. Se il canale è rumoroso o l'impedenza è troppo alta, pulire accuratamente la pelle sotto l'occhio e ricollegare gli elettrodi EMG.

Anche se esistono molti punti di forza a questo paradigma, ci sono anche delle limitazioni che devono essere affrontate. Ad esempio, l'uso di avGli shock elettrici possono suscitare preoccupazioni in alcuni IRB, soprattutto quando si tratta di popolazioni vulnerabili. Va notato che esistono metodi alternativi per indurre l'ansia oltre ad utilizzare scosse elettriche. Questi includono il respiro di livelli elevati di CO 2 (7,5%) per lunghi periodi (8-20 min) 34 , utilizzando la minaccia di uno stimolo termico avversivo 35 , presentando immagini sfalsate 36 , ecc. Tuttavia, va notato che gli stimoli elettrici Sono sicuri (se utilizzati correttamente), ampiamente utilizzati ed efficaci. Anche se questo protocollo raccomanda un approccio di standardizzazione per analizzare il potenziato startle, i punteggi grezzi possono essere più affidabili in alcuni casi 9 , 10 . Se vengono utilizzati punteggi standardizzati, si consiglia di esaminare anche i punteggi grezzi.

La forza di questo protocollo è che permette al ricercatore di flessibilmenteManipolare l'ansia di stato all'interno del soggetto in un'unica sessione e testare il rapporto tra ansia e processi cognitivi specifici. Ci sono tre possibili applicazioni future di questo protocollo. In primo luogo, è importante capire come i sistemi cognitivi ed emotivi interagiscono a livello di processi neurali. Gli studi futuri dovrebbero esaminare la relazione tra l'ansia e l'attività neuronale correlata alla manutenzione di WM, utilizzando questo paradigma durante la registrazione dell'attività BOLD. In secondo luogo, è importante generalizzare questi risultati ad altri processi cognitivi, come l'attenzione continua e l'elaborazione delle ricompense. Gli studi futuri che utilizzano questo protocollo dovrebbero manipolare questi processi nei periodi di minaccia e sicurezza. In terzo luogo, è importante comprendere il rapporto tra cognizione e ansia, sia nelle persone sane che nelle popolazioni dei pazienti. Studi futuri che utilizzano questo protocollo dovrebbero includere persone provenienti da queste popolazioni speciali.

In conclusione, questoIl lavoro presenta un protocollo per studiare la relazione tra il carico WM e l'ansia indotta. Gli studi che utilizzano questo paradigma hanno dimostrato che la manutenzione di WM è sufficiente per ridurre l'ansia, ma che l'ansia non interferisce con il carico di WM stesso. Anche se i risultati qui presentati sono specifici per il paradigma WM di Sternberg, questo protocollo può essere adattato per studiare il rapporto bidirezionale tra cognizione e ansia in generale.

Disclosures

Gli autori non denunciano conflitti di interesse.

Acknowledgments

Il sostegno finanziario a questo studio è stato fornito dal Programma Intramurale di Ricerca dell'Istituto Nazionale di Salute Mentale, ZIAMH002798 (Identificatore ClinicalTrial.gov: NCT00026559: Protocollo 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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